０ 引言

斷路器是電力系統(tǒng)中較為重要的元件，而操作箱又是保護(hù)裝置與斷路器之間的接口裝置，作為保護(hù)、測(cè)控裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，承 擔(dān) 著 將 “分 閘／合 閘 ”命令正確傳動(dòng)給斷路器機(jī)構(gòu)的任務(wù)，其重要性在于故障時(shí)刻能快速正確地分開(kāi)斷路器進(jìn)而 切 除 故 障［１－２］。因此，操作箱繼電器的動(dòng)作特性測(cè)試非常重要，各繼電器能正常工作是保證操作箱正常工作的前提條件［３］，其測(cè)試結(jié)果也將影響斷路器在關(guān)鍵時(shí)能否正確跳合閘。

１ 操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試現(xiàn)狀

繼電保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程要求，對(duì)于操作箱的出口繼電器，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作電壓范圍的檢驗(yàn)，其值應(yīng)為５５％～７０％額定電壓；而對(duì)于跳閘保持繼電器， 應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作電流范圍的檢驗(yàn)，其值應(yīng)為１５％～５０％整定電流。

常規(guī)的操作箱繼電器動(dòng)作特性檢驗(yàn)是利用專(zhuān)用的斷路器操作箱轉(zhuǎn)接板或在保護(hù)屏端子排上帶著二次回路直接進(jìn)行測(cè)試的。需根據(jù)不同廠家生產(chǎn)的操作箱電路圖或不同廠家及型號(hào)的操作箱檢驗(yàn)規(guī)程，分別找出被測(cè)操作箱繼電器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)（包括 電 壓／電 流 線 圈 節(jié) 點(diǎn)、反 饋 節(jié) 點(diǎn)），再把 繼電保護(hù)測(cè)試儀通過(guò)試驗(yàn)線分別連接到該檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，*后通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)控制繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出直流電流或電壓的試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)操作箱繼電器動(dòng)作特性的檢驗(yàn)。常規(guī)檢測(cè)方法存在以下不足：每個(gè)繼電器特性檢測(cè)都要頻繁更換檢測(cè)點(diǎn)及試驗(yàn)接線，浪費(fèi)大量時(shí)間，工作效率較低；各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)都很相似，專(zhuān)用轉(zhuǎn)接板上的接線柱間距不到０．５ｃｍ，接線時(shí)極易造成誤碰或接錯(cuò)線，容易引起電壓短路，燒壞電子元器件及電路板；由于大量試驗(yàn)時(shí)頻繁更換檢測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行接線，因此常導(dǎo)致檢測(cè)節(jié)點(diǎn)接線柱松動(dòng)、折斷；大部分保護(hù)生產(chǎn)廠家（如 國(guó) 電 南 自、北 京 四 方、許 繼 電 氣、長(zhǎng)園深瑞等）的操作箱只能通過(guò)在保護(hù)屏端子排及插件背板通壓加電流的方法，進(jìn)行操作箱繼電器動(dòng)作特性的測(cè)試，帶著其它插件和二次回路，容易發(fā)生其它插件燒毀或造成二次回路直流失地和短路，存在誤跳運(yùn)行中設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

面對(duì)設(shè)備停電檢修時(shí)間縮短、設(shè)備類(lèi)型繁雜的問(wèn)題，如何提高檢修人員對(duì)操作箱校驗(yàn)的效率， 正 確 檢 驗(yàn) 操 作箱，不留安全隱患，已成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題［４］。

２ 操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀原理

２．１ 自動(dòng)換線原理

本項(xiàng)目研制的測(cè)試儀利用１９２只繼電器（即６塊３２路的繼電器板）組成矩陣切換繼電器（如 圖１所 示），將相 應(yīng)操作箱插件上的所有繼電器，按其動(dòng)作線圈和動(dòng)作節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)到插件接口上插針的分布位置，編制成各廠家操作箱各插件上不同繼電器的動(dòng)作編碼（動(dòng) 作 代 碼 前４位 代 表繼電器線圈的正、負(fù)，后４位代表繼電器的動(dòng)作接點(diǎn)），從而控制 ＰＬＣ自動(dòng)控制器進(jìn)行矩陣選 點(diǎn)，切 換 選 擇 出 待測(cè)插件上該繼電器的電源節(jié)點(diǎn)和動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，同時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)試?yán)^電器動(dòng)作線圈之間的電壓和動(dòng)作接點(diǎn)分合情況，不再需要人工換線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng) “換線 ”功能。

２．２ 系統(tǒng)框架

操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀系統(tǒng)框架如圖２所示。測(cè)試儀采用矩陣方式切換繼電器導(dǎo)通，由４個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)中繼切換對(duì)應(yīng)任意４８針管腳輸出。ＨＭＩ發(fā)送測(cè)試?yán)^電器板所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作代碼，ＰＬＣ接收后經(jīng)解碼確定對(duì)應(yīng)的矩陣?yán)^器，然后 以 Ｍｏｄｂｕｓ通 信方式發(fā)送給繼電器所在的模塊。之后，由外接的繼電保護(hù)測(cè)試儀輸入由小到大的直流電流或電壓使被測(cè)繼電器動(dòng)作，此電流／電壓值經(jīng)過(guò) Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換后接入 ＰＬＣ換算出實(shí)際動(dòng)作值，并記錄在 ＨＭＩ上；動(dòng)作后 電 流／電壓由大到小下降， 使被測(cè)繼電器復(fù)位，ＨＭＩ再記錄繼電器的返回值。

２．３ 測(cè)試儀系統(tǒng)輸入輸出原理

通常的 Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù) 字 信 號(hào)，系統(tǒng)使用的是直流電流變送器（ＬＦ－ＤＩ１１－５４Ａ１）和直流 電 壓 變 送 器（ＬＦ－ＤＶ１１－５４Ａ１）。電量 隔離傳感器將被測(cè)電量參數(shù)（如電流，電壓等信號(hào)）轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。測(cè)試儀系統(tǒng)輸入輸出原理如圖３所示。

２．４ 不同廠家插件接口轉(zhuǎn)換原理

不同保護(hù)廠家的操作箱插件接口不同，目前市場(chǎng)主流廠家就有北京四方、南瑞繼保、國(guó)電南自、長(zhǎng)源深瑞、許繼電氣等。同一廠家在不同時(shí)期，不同型號(hào)的插件接口也不盡相同。如國(guó)電南瑞的操作箱端子就有２０針、２２針、４０針等多種接口。如何使測(cè)試儀可兼容不同接口的是本項(xiàng)目需要解決的一大問(wèn)題。

本項(xiàng)目制作了多種接口的歐式插座連接器。以南瑞繼保的操作箱插件接口為藍(lán)本，所 用 的 接 口 為４８針歐 式 插座，分別把不同廠家操作箱插件接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為南瑞繼保４８針歐式插座。測(cè)試時(shí)，只需用連接器把對(duì)應(yīng)廠家的插件的針腳連接起來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了測(cè)試儀對(duì)不同廠家的插件均適用的特性。

本項(xiàng)目所制作的不同接口的歐式插座連接器可連接北京四方４８針、國(guó)電 南 自２０針、國(guó)電 南 自２２針、國(guó)電 南自４０針操作箱插件，如圖４所示。

３ 操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀軟件設(shè)計(jì)

本操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)，利用臺(tái)達(dá)電子可編程軟件 ＷＰＬＳｏｆｔ和北京昆侖通態(tài)開(kāi)發(fā)的一款嵌入式組態(tài)軟件 ＭＣＧＳ７．７嵌入版。ＷＰＬＳｏｆｔ除具有一般 ＰＬＣ程序的規(guī)劃及 Ｗｉｎｄｏｗｓ的一般編輯功能外，還能提供多種中／英文批注編程及其它便利功能。而 ＭＣＧＳ７．７嵌入版組態(tài)軟件與其它相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可更快速、方便地開(kāi)發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。其主界面如圖５所示。

測(cè)試前，需先把待測(cè)插件動(dòng)作代碼配方導(dǎo)入，如 圖６所示。

測(cè)試結(jié)束后，可利用記錄窗口查詢歷史測(cè)試記錄，然后根據(jù)需要將測(cè)試結(jié)果按時(shí)間段導(dǎo)出，如圖７所示。

４ 操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀應(yīng)用

４．１ 測(cè)試儀實(shí)測(cè)

本項(xiàng)目研制的操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀主要應(yīng)用于２２０ｋＶ 系統(tǒng) 中， 適用于南京南瑞繼保 ＣＺＸ 及 ＬＦＰ 系列、國(guó)電 南 自 ＰＳＴ 及 ＦＣＸ 系 列、 北 京 四 方 ＪＦＺ 系 列 等２２０ｋＶ 主變及線路保護(hù)操作箱繼電器動(dòng)作特性的測(cè)試。表１所示為國(guó)電南自 ＰＳＴ－１２１２操作箱某插件的測(cè)試結(jié)果。

由實(shí)測(cè)結(jié)果可知，操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀可讓測(cè)試人員知道當(dāng)前測(cè)試的操作箱廠家名稱（表中略），操作箱類(lèi)型、型號(hào)（表中略），插件的板號(hào)（表中略），被測(cè)繼電器的名稱、類(lèi)型及動(dòng)作代碼，并自動(dòng)將繼電器的動(dòng)作值和返回值按時(shí)間先后順序記錄下來(lái)；還可以一鍵式自動(dòng)完成換線，獲取并記錄測(cè)試結(jié)果，防止電壓加到電流型繼電器或電流加到電壓型繼電器，造成繼電器燒毀或損壞。

４．２ 測(cè)試儀使用說(shuō)明

下面結(jié)合圖８所示測(cè)試儀面板，介紹操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀的操作步驟。

（１）將正、負(fù) 極 Ａ、Ｂ 接線柱分別與繼保測(cè)試儀連接后，接通２２０Ｖ 交流電 源，開(kāi)機(jī)后進(jìn)入歡迎界面，點(diǎn) 擊 屏幕 “進(jìn)入測(cè)試 ”按鈕，進(jìn)入測(cè)試界面。

（２）按 “** 組 ”、 “上一 組 ”等按鈕可瀏覽每個(gè)繼電器的動(dòng)作代碼。

（３）若需要測(cè)試的繼電器與當(dāng)前的動(dòng)作代碼不符，則可將存有動(dòng)作代碼文件（．ＣＳＶ）的 Ｕ 盤(pán)插入 ＵＳＢ接口，點(diǎn)擊右下角 “配方導(dǎo)入 ”窗口將顯示 Ｕ 盤(pán)根目錄下的配方文件，選中需要導(dǎo)入的文件，按 “配方導(dǎo)入 ”按鈕，保存在觸摸屏內(nèi)的配方數(shù)據(jù)將被覆蓋。

（４）退回到測(cè) 試 界 面，用同樣的方式查看動(dòng)作代碼等數(shù)據(jù)是否正確。

（５）按要求插入需要 測(cè)試的操作箱繼電器板， 點(diǎn) 擊“開(kāi)始測(cè)試 ”按鈕，右邊的 “測(cè)試關(guān) ”狀態(tài)將變成 “測(cè)試中 ”，且背景顏色變?yōu)榫G色，此時(shí)將按動(dòng)作代碼接通對(duì)應(yīng)的繼電器。

（６）將繼保測(cè)試儀的直流電流或電壓輸出設(shè)置為自動(dòng)控制，并設(shè)置好變化步長(zhǎng)，使繼電器動(dòng)作和返回。

（７）完成一個(gè) 動(dòng) 作 周 期 后，點(diǎn) 擊 “下 一 組 ”按 鈕，測(cè)試下一個(gè)繼電器。

（８）點(diǎn)擊 “停 止 測(cè) 試 ”，繼電器將被斷開(kāi)，調(diào)試 “測(cè)試中 ”將變成 “測(cè)試關(guān) ”狀態(tài)。

（９）測(cè)試完成 后，點(diǎn) 擊 右 下 角 的 “記 錄 窗 口 ”可 查 看測(cè)試記錄。

（１０）如有需要可將測(cè)試記錄導(dǎo)出到 Ｕ 盤(pán)，在右下角輸入導(dǎo)出后要保存的文件名， 然 后 點(diǎn) “確 認(rèn) ”， “導(dǎo) 出 路徑 ”后面的文件名將被改寫(xiě)，然后按 “數(shù)據(jù)導(dǎo)出 ”按鈕完成導(dǎo)出。

４．３ 測(cè)試儀檢驗(yàn)效果

在繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室，１２個(gè)人組成６個(gè)小組對(duì)１套南京南瑞繼保 ＣＺＸ－１２Ｒ１操作箱進(jìn)行繼電器動(dòng)作特性測(cè)試，分別采用本項(xiàng)目所研制的測(cè)試儀檢驗(yàn)（新方法）與操作箱轉(zhuǎn)插板檢驗(yàn)（舊方法），用時(shí)如圖９所示。操作箱繼電器動(dòng)作特性檢驗(yàn)大概只需６０ｍｉｎ左右，操作簡(jiǎn)單、高效，而且可自動(dòng)記錄并導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果，省去手工記錄，防止人為原因造成數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

５ 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)操作箱繼電器動(dòng)作特性測(cè)試儀克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，應(yīng)用矩陣切換原理組成矩陣?yán)^電器， 再 利 用ＰＬＣ程序進(jìn)行邏輯選點(diǎn)，從而代替繁雜的人工換線流程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng) “換線 ”功能，大幅提高了工作效率，大大縮短了停電時(shí)間，確保了電網(wǎng)的供電可靠性。同時(shí)，本測(cè)試儀操作簡(jiǎn)單，大幅降低了對(duì)作業(yè)人員的技能要求，減輕了人員的工作量。另外，制作了不同插件接口轉(zhuǎn)接頭，實(shí)現(xiàn)單塊插件測(cè)試，完全擺脫了保護(hù)裝置和二次端子排，更能防止繼電器或插件的損壞，也能避免誤加電量至運(yùn)行設(shè)備而造成的設(shè)備誤動(dòng)。