CN201130852Y - 电力系统继电保护智能化校验装置 - Google Patents

Abstract

一种电力系统继电保护智能化校验装置，属测试领域。包括校验仪器和被校验继电保护装置，其特征是在校验仪器和被校验保护装置之间，设置一排线交叉矩阵，在各排线交叉矩阵的交叉点上设置一继电器接点，校验逻辑控制装置依次接通各受控继电器的接点，采集所有排线交叉矩阵端口的电气量，根据预置的逻辑判断条件，选择/控制相应继电器接点的通/断，使校验仪器和继电保护装置之间对应的输入/输出端子正确自动连接。本实用新型不仅具有对继电保护装置的智能化校验功能，还实现了校验工作中的自动化接线，保证了结果的正确性，实现了检验结果和数据的自动存储，提高了检验工作的过程效率或完成效率。

Description

电力系统继电保护智能化校验装置

技术领域

本实用新型属于测量或测试领域，尤其涉及一种用于电力系统继电保护装置的校验方法及装置。

背景技术

能反应电力系统中电气设备故障或不正常的工作情况，而作用于开关跳闸或发出信号的装置，通称为继电保护装置。

继电保护装置是保证电力系统得以安全、稳定运行的重要设备。在电力系统中，所有和电网联结的元件或回路都必须有继电保护。

继电保护装置投入使用后，由于受环境与运行条件的影响，或者由于继电保护装置元件本身产品质量的影响，都有可能使继电保护装置失去正确判断故障的功能，给运行设备带来很大危害，影响系统运行的稳定性。因此必须对继电保护装置进行定期检验，及时发现故障，消除隐患。

通过对继电保护装置的定期检验，确保继电保护网络的完好性能，当电网发生异常情况时就可通过断路器可靠地将故障线路切除，确保继电保护装置的选择性，快速性、灵敏性、靠性的要求，避免事故的进一步扩大。

部颁《继电保护及电网安全自动装置检验条例》对各种继电保护装置的校验方法、项目、步骤、周期以及评定做了详尽的规定，是进行继电保护装置检验的主要依据。

随着现代电力系统规模的不断扩大，对电力系统运行和管理的可靠性、高效性要求的不断提高，继电保护人员的测试工作变得更加频繁和复杂。

在已经公开或公告的中国专利或专利申请文献中，公告号为CN2041820Y的“多功能全自动继电器校验台”、公告号为CN2444245Y的“多功能电气校验仪”、公告号为CN2814432Y的“低压断路器保护特性在线智能校验台”和公告号为CN2884220Y的“继电器校验装置”，均公开了多种检验继电保护装置的具体技术方案，但是这些技术方案均是针对某种单体式继电保护部件，均使用测试仪作为标准源来测量单个元件的特性的功能，只有测量单个元件或装置特性的功能，而且大多只能通过人工进行待校验装置的接线，选择校验项目、设定校验条件和读取校验结果数值，其存在的主要问题一是工作效率较低，二是校验结果受人为因素影响较大，给继电保护装置的检校、管理以及校验数据的共享带来一定的局限性。

此外，根据申请人的在实际工作重的统计分析，继电保护人员在检验时的主要工作量(约占总工作量的90％)是改变试验接线和记录试验数据。

同时，国内、外继电保护装置检验的管理基本依靠人工完成，现场检验工作是否按照规程进行、检验项目是否完全做到、检验数据是否真实可靠，很大程度上取决于人员素质和工作经验，试验数据及分析判断的正确性依赖于调试人员的技术水平和执行力度。

公告号为CN 1102479C的中国专利公开了一种“继电保护微机调试方法及装置”，其包括微机处理器(CPU)及串行口，由其控制的开关量输出及输入装置，并分别与被测试保护装置的开关量输入、输出相联接，还包括多路使继电保护装置动作的模拟量输出，通过功率放大加到保护装置交流量输入的一次侧或直接加到被测保护装置交流量输入的二次侧，并由微机处理器依次产生检测或校开关量或模拟量信号，通过保护装置输出开关量的闭环检查，完成保护装置输入、输出接点正确性的自动检查，保护定值的自动校验等。该技术方案通过安装在计算机内的固化程序，实现与被测装置的闭环系统调试，在继电保护装置校验的智能化方面有了突破。

但是，其仍需人工改变试验接线方式，实验数据和校验结果需人工记录和确认，校验结果不能形成统一格式的校验报告，对检验人员的操作技能要求较高。

如何提高和提高继电保护现场检验的质量和效率，一直是继电保护检验人员和管理人员所面临的课题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电力系统继电保护智能化校验装置，其不仅具有对待测继电保护装置的智能化校验功能，还实现了自动化接线，保证结果的正确性，实现了检验结果和数据的自动存储，提高了检验工作的过程效率或完成效率。

本实用新型的技术方案是：提供一种电力系统继电保护智能化校验装置，包括继电保护综合测试仪和待校继电保护装置，其特征是：设置一带有CPU和存储器的校验逻辑控制装置；在继电保护综合测试仪和待校继电保护装置的I/O端子之间，设置一排线交叉矩阵；排线交叉矩阵与校验逻辑控制装置的I/O端口连接；继电保护综合测试仪的控制输入端口与校验逻辑控制装置的I/O端口连接；继电保护综合测试仪的I/O端口经过排线交叉矩阵与待校继电保护装置的I/O端连接；在各排线交叉矩阵的交叉点上设置一受控继电器常开接点，各受控继电器常开接点的通/断受校验逻辑控制装置控制；校验逻辑控制装置通过控制相应继电器常开接点的通/断，形成继电保护综合测试仪和待校继电保护装置之间对应的I/O端子接线方式；设置一与校验逻辑控制装置连接的上位PC机。

其中，所述的校验逻辑控制装置根据其存储器中预置的逻辑判断条件和校验选择条件，选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成继电保护综合测试仪和待校继电保护装置之间对应的I/O端子连接线方式。

其校验逻辑控制装置通过网络与上位PC机进行数据交换和/或通讯。

其校验逻辑控制装置通过局域网或广域网网络与上位PC机进行数据交换和/或通讯。

其校验逻辑控制装置为微处理器、单片机、嵌入式PC机、可编程逻辑控制器、工控机或PC机。

其继电器为直流继电器。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.采用矩阵的排线方式，采集所有排线端口的电气量，并根据预置的判据来确定实现接线的改变，取代了人工改变试验接线，实现了试验接线的自动化，避免了试验过程中的接线错误，保证了结果的正确性。

2.设置校验逻辑控制装置和上位PC机，实现了检验结果和数据的自动存储；

3.大大简化了继电保护装置的校验工作流程和工作内容，提高了检验过程效率和完成效率，降低了对检验人员的技能要求；

4.采用上位PC机和数据库管理模式，将继电保护装置的校验工作流程化，并能在各个节点进行质量控制，最终达到对整个检验工作的质量控制；

5.将继电保护检验工作中所需的仪器设备，工作过程，检验结果，检验报告用数据库的方式进行保存，方便进行质量回溯以及统计分析，可运用网络技术将资源进行共享；

6.数据库管理模式的引入，有助于校验工作的系统化、规范化，有利于校验工作的计划、执行、检验和复查。

附图说明

图1是本实用新型排线交叉矩阵的示意图；

图2是直流交互判别示意图；

图3为I/O接口连接示意图；

图4为系统数据流向示意图。

图中1为待校继电保护装置，2为校验仪器，3为排线交叉矩阵，4为继电器的常开接点。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1中，在被校验保护装置1和校验仪器2的I/O接线端子之间，设置一排线交叉矩阵3，排线交叉矩阵的排线，与校验逻辑控制装置(图中未示出)的I/O端口连接，在各排线交叉矩阵的交叉点上设置一受控继电器常开接点4，各受控继电器常开接点的通/断受校验逻辑控制装置控制。

图2中，在继电保护综合测试仪、待校继电保护装置的输入/输出端子和校验逻辑控制装置的I/O端子之间，首先建立其物理连接关系，在继电保护综合测试仪、待校继电保护装置的输入/输出端子和校验逻辑控制装置的I/O端子之间，设置一排线交叉矩阵，而后，由校验逻辑控制装置依次接通排线交叉矩阵各受控继电器的常开接点，读入接线的顺序，采集所有排线交叉矩阵端口的电气量，根据预置的逻辑判断条件，选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成校验仪器和继电保护装置之间对应输入/输出端子的实际接线关系。

校验逻辑控制装置的I/O端口经过排线交叉矩阵与继电保护综合测试仪的控制输入端口连接，校验逻辑控制装置的I/O端口还经过排线交叉矩阵与待校继电保护装置的I/O端连接。

由图亦可看见，从信号的性质来讲，交流信号的输入和输出，由继电器控制的交叉矩阵以实现不同的输入/输出连接，直流信号则直接接入微处理器的I/O接口。

图3中，实际校验时时，在校验逻辑控制装置根据预置的逻辑判断条件和校验选择条件，选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成校验仪器和继电保护装置之间对应输入/输出端子的实际接线关系(即建立图2所显示的逻辑关系)后，校验逻辑控制装置的I/O端口与继电保护综合测试仪的控制输入端口、待校继电保护装置的I/O端口(包括保护投退接线端子、合闸、跳闸控制端子等)之间建立了正确的电气连接关系，其中的待校继电保护装置的合闸、跳闸控制端子信号，作为校验过程中的开关状态输入信号，待校继电保护装置的保护投退接线端子接收开关状态输出信号。

校验逻辑控制装置中CPU处理器的I/O端口除了与继电保护综合测试仪的控制输入端口和待校继电保护装置的I/O端口连接之外，还与存储器的I/O端口连接。

图4中，在上位PC机和存储器以及存储器和校验逻辑控制装置中的CPU处理器之间分别对应建立数据通讯联系，校验逻辑控制装置中的CPU处理器经过I/O端口与待校继电保护装置之间亦存在数据交换路径，此外CPU处理器与继电保护综合测试仪之间还存在数据交换通道。

其中，上位PC机和存储器之间的数据通讯至少包括预置逻辑判断条件(又称为“接线判别编写工具包”)、预置校验选择条件、预置校验实施条件和预置校验合格判定条件的传递/更新，还包括校验结果或校验数据报告的传递，亦可包括校验任务的传递。

存储器和校验逻辑控制装置中的CPU处理器之间的数据通讯至少包括常规的存储设备数据读写。

在CPU处理器与继电保护综合测试仪之间的数据交换，除了传递常规的控制信号之外，还包括相应的数据通信协议或规约。

在按上述各图所揭示的硬件连接关系和软件信号流向建立起一个完整的电力系统继电保护智能化校验软、硬件系统后，即可进行相应的校验工作了。

首先，根据各种继电保护装置和校验仪器的外部端子接线方式，制定出各种继电保护装置和校验仪器的输入/输出端子功能对应表；根据校验规程，列出各种继电保护装置的校验科目的接线方式。

将输入/输出端子功能对应表和各校验科目所需的接线方式数据库化，形成一对应的预置逻辑判断条件，并存入校验逻辑控制装置的存储器中。

在校验仪器和被校验保护装置的接线端子之间，设置排线交叉矩阵，排线交叉矩阵的排线，与校验逻辑控制装置控制的I/O端口连接。

在各排线交叉矩阵的交叉点上分别对应设置一受控继电器常开接点，各受控继电器常开接点的通/断受校验逻辑控制装置控制。

将验仪器和被校验保护装置的输入/输出端子接入排线交叉矩阵的端口，校验逻辑控制装置依次接通各受控继电器的常开接点，读入接线的顺序，采集所有排线交叉矩阵端口的电气量，根据预置的逻辑判断条件，选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成校验仪器和继电保护装置之间正确对应的输入/输出端子实际接线关系。

完成上述工作后，即可满足继电保护检验过程中的所有不同的接线需要，实现“自动接线”的发明目的。

由于某些种类的校验仪器和/或继电保护装置之输入/输出端子可能具有不同的第二功能，为了便于校验逻辑控制装置进行判断，还可以根据继电保护装置的种类、型号以及相应的校验科目，增加一个校验项目比较条件，将其数据化后形成一对应的预置校验项目比较条件并存入校验逻辑控制装置的存储器中，校验逻辑控制装置根据预置逻辑判断条件和校验项目比较条件进行比较和/或判断，并选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成校验仪器和继电保护装置之间正确对应的输入/输出端子实际接线关系。

进一步的，根据校验规程，列出各种继电保护装置校验科目的校验条件参数，将各校验科目所需的校验条件参数数据库化，形成一对应的预置校验实施条件并存入校验逻辑控制装置的存储器中。

根据校验规程，列出各种继电保护装置相应校验科目的参数合格判定条件，将各校验科目的参数合格判定条件数据库化，形成一对应的预置校验合格判定条件，并存入上述校验逻辑控制装置的存储器中。

校验逻辑控制装置根据预置的校验实施条件，控制对应的校验仪器依次输出相应的校验参数。

校验逻辑控制装置依次采集继电保护装置的对应输出结果，并将其与预置的校验合格判定条件进行比较，得到继电保护装置相应校验科目的校验结果。

将该继电保护装置相应校验科目的校验结果汇总，形成对应的校验数据报告。

完成上述工作后，即可实现继电保护检验过程中的所有实验数据的自动采集和存储，实现“提高检验过程效率或完成效率”的发明目的。

由于校验数据报告中的测试结果数据由测试程序自动根据测试仪器的实际值进行填充或填写，反映了现场真实的数据，这些数据不能被人工修改；可有效地杜绝“误整定”现象的发生，保证了试验结果的正确性。

如果在校验逻辑控制装置中加入防“掉电”保护电路或备用电源电路，则其将能够自动保存当前的测试状态，在下次进入时自动回复/恢复到上一次退出系统的状态，即使电操作系统突然中断，也不会造成试验数据的丢失。

再进一步的，设置一可与校验逻辑控制装置进行数据通讯的上位PC机，根据校验规程，列出各种继电保护装置的标准校验科目，在上位PC机中建立各种继电保护装置标准校验科目的实验数据数据库和与之对应的试验报告模板。

上位PC机从校验逻辑控制装置的存储器中读取继电保护装置相应校验科目的校验结果或校验数据报告，对应导入相应的实验数据数据库。

上位PC机将继电保护装置相应校验科目的校验结果、校验数据报告或实验数据数据库的对应数据分别对应填入试验报告模板的相应栏目，形成标准格式的试验报告。

完成上述工作后，即可生成规范的标准格式的试验报告，测试人员无需要手动填写整理试验报告。

由于系统按照测试规程和标准制定测试任务，根据测试模板进行测试，测试项目符合测试规程标准；整个测试工作过程按标准规范化进行，不会因人而异，降低了对检验人员的技能要求；系统自动形成标准格式的试验报告，报告格式统一化、规范化，有助于提高继电保护系统的整体管理水平。

更进一步的，校验逻辑控制装置和上位PC机之间通过局域网或广域网网络进行数据通讯和交换，校验逻辑控制装置可以从上位PC机下载校验任务，试验完成之后亦可上传校验数据报告。

校验逻辑控制装置可以通过网络从上位PC机或服务器上下载检验任务，也可以在本地创建检验任务，试验完成之后生成的校验数据报告可以在网上共亨。

采取上述技术方案后，达到了正确、迅捷、规范、易学易用、网络实时查询、环保以及降低校验工作成本的技术要求，有助于提高整个继电保护系统的事务管理能力，还可方便校验软件的自动更新。

综上，本技术方案的实施，对于实现试验报告的规范和统一具有很好的效果，同时也相应地提高了报告的填写、审核和传递的效率和质量，更为重要的是可保证报告中数据的真实性和提高现场检验工作的效率。

本技术方案的系统构成和硬件连接关系，可以概括如下：

在现有继电保护综合测试仪和待校继电保护装置的基础上，设置一带有CPU和存储器的校验逻辑控制装置；在继电保护综合测试仪和待校继电保护装置的I/O端子之间，设置一排线交叉矩阵；排线交叉矩阵与校验逻辑控制装置的I/O端口连接；继电保护综合测试仪的控制输入端口与校验逻辑控制装置的I/O端口连接；继电保护综合测试仪的I/O端口经过排线交叉矩阵与待校继电保护装置的I/O端连接；在各排线交叉矩阵的交叉点上设置一受控继电器常开接点，各受控继电器常开接点的通/断受校验逻辑控制装置控制；校验逻辑控制装置通过控制相应继电器常开接点的通/断，形成继电保护综合测试仪和待校继电保护装置之间对应的I/O端子接线方式；设置一与校验逻辑控制装置连接的上位机。

其中，校验逻辑控制装置根据其存储器中预置的逻辑判断条件和校验选择条件，选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成继电保护综合测试仪和待校继电保护装置之间对应的I/O端子接线方式。

校验逻辑控制装置通过局域网或广域网网络与上位PC机进行数据交换和/或通讯。

校验逻辑控制装置可以为微处理器、单片机、嵌入式PC机、可编程逻辑控制器、工控机或PC机。

由于上述各装置、部件均为现有技术，其具体连接关系和工作原理在此不再叙述。

由于所采用的校验逻辑控制装置之CPU的不同和编程语言的不同，加上所采用之数据库种类的差异，在具体进行数据交换/通讯或数据处理的细节上，会有细微的差别和/或不同，但是在理解和领会了本技术方案的方法、思路之后，本领域的普通技术人员，在参考相关集成电路芯片、试验仪器以及继电保护装置之生产厂家的公开产品资料后，无需经过创造性劳动，完全可以再现本技术方案。

应该指出，上述实施方式的列举，仅仅是为了有助于更好地理解本实用新型的技术方案，而不应看作是对本技术方案的限定。

本领域的普通技术人员，在领会和掌握了本实用新型的创新意图和设计思路后，无需经过创造性劳动，完全可以在本实用新型上述技术方案的基础上，派生出各种等同的或具有相同功能的变形方案，而这些变形方案亦应属于本实用新型请求保护的范围。

本实用新型可广泛用于变配电系统的继电保护和安全运行领域。

Claims (6)

1.一种电力系统继电保护智能化校验装置，包括继电保护综合测试仪和待校继电保护装置，其特征是：

设置一带有CPU和存储器的校验逻辑控制装置；

在继电保护综合测试仪和待校继电保护装置的I/O端子之间，设置一排线交叉矩阵；

排线交叉矩阵与校验逻辑控制装置的I/O端口连接；

继电保护综合测试仪的控制输入端口与校验逻辑控制装置的I/O端口连接；

继电保护综合测试仪的I/O端口经过排线交叉矩阵与待校继电保护装置的I/O端连接；

在各排线交叉矩阵的交叉点上设置一受控继电器常开接点，各受控继电器常开接点的通/断受校验逻辑控制装置控制；

校验逻辑控制装置通过控制相应继电器常开接点的通/断，形成继电保护综合测试仪和待校继电保护装置之间对应的I/O端子实际接线关系；

设置一与校验逻辑控制装置连接的上位机。

2.按照权利要求1所述的电力系统继电保护智能化校验装置，其特征是所述的校验逻辑控制装置根据其存储器中预置的逻辑判断条件，选择、控制相应继电器常开接点的通/断，形成继电保护综合测试仪和待校继电保护装置之间对应的I/O端子接线方式。

3.按照权利要求1所述的电力系统继电保护智能化校验装置，其特征是所述的校验逻辑控制装置通过网络与上位机进行数据交换和/或通讯。

4.按照权利要求3所述的电力系统继电保护智能化校验装置，其特征是所述的校验逻辑控制装置通过局域网或广域网网络与上位机进行数据交换和/或通讯。

5.按照权利要求1所述的电力系统继电保护智能化校验装置，其特征是所述的校验逻辑控制装置为微处理器、单片机、嵌入式PC机、可编程逻辑控制器、工控机或PC机。

6.按照权利要求1所述的电力系统继电保护智能化校验装置，其特征是所述的继电器为直流继电器。

Images