專利名稱：繼電保護微機調(diào)試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及繼電保護裝置測試調(diào)試的方法及其裝置。
現(xiàn)有繼電保護裝置尤其是微機繼電保護裝置在出廠的定值檢驗、整組試驗和現(xiàn)場調(diào)試較為困難、煩瑣，早期繼電保護試驗裝置，能產(chǎn)生三相電壓、電流波形(參見RT-1說明書)，并配有鍵盤，打印機等輔助功能，對繼電保護的測試是每個項目單獨進行的，需要有較高技術(shù)水平的測試人員對其操作干預(yù)，所以，傳統(tǒng)繼電保護試驗裝置實際上主要是一種波形信號發(fā)生器，后來出現(xiàn)的MRT-01型微機多功能測試裝置，(參見《電力自動化設(shè)備》1991年四期，及1992年第三、四期)也和RT-1相似，由微處理器，液晶顯示器、鍵盤等構(gòu)成，且引入繼電保護的部分狀態(tài)信息，如跳A、B、C相，重合閘動作等，但未與被測保護裝置構(gòu)成一個完整的閉環(huán)調(diào)試系統(tǒng)，它對保護的測試仍是引用了原來的測試裝置所用的一套試驗方法，對每個項目的測試仍是分別進行，需要較高技術(shù)水平的試驗人員人為的不斷干予，軟件功能不強，使用不方便。
一套繼電保護裝置有大量輸出接點(輸出狀態(tài)信息)，分別代表保護的三相跳閘信息(一般有多組)，重合閘信息(如單相重合閘、三相重合閘、閉鎖重合閘等)，收發(fā)訊機信息(發(fā)、收訊等)，以及包括報警、切機、切負荷、遠動、錄波信息等。另外，繼電保護還有十幾個輸入接點(輸入狀態(tài)信息)，分別代表保護的輸入信息(投入信息，如投距離、投零序等，通道試驗信息，收訊信息等)。欲保證對繼電保護作全面，完整的自動檢查，必須使調(diào)試裝置連接保護裝置的所有輸入、出接點，輸出三相電壓和電流給被試保護，另外還必須知道保護裝置目前的定值大小和狀態(tài)信息，這樣才能與被測保護構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明目的就是設(shè)置使調(diào)試裝置引入保護的所有輸出接點，并送出接點分別與保護的所有輸入接點相聯(lián)，并給保護加上三相電壓和電流，且能通過串行口調(diào)出保護和信息定值大小，從而實現(xiàn)與被測保護裝置構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的微機調(diào)試方法及其裝置。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是它包括微處理器(CPU)及串行口，由其控制的開關(guān)量輸出及輸入裝置，它們分別與被測試保護裝置的開關(guān)量輸入，輸出相聯(lián)接，還包括使繼電保護裝置動作的多路模擬量輸出，通過功率放大加到被測保護裝置交流量輸入的一次側(cè)或直接加到被測保護裝置交流量輸入的二次側(cè)，通過串行口自動調(diào)入被試保護裝置的定值，并由微處理器依次產(chǎn)生用于檢測或校驗的開關(guān)量或模擬量信號，通過保護裝置輸出開關(guān)量的閉環(huán)檢查，完成保護裝置輸入、輸出接點正確性的自動檢查，保護定值的自動校驗，保護采樣回路的精度校驗和保護動作時間的自動檢測。
其中本裝置的開關(guān)量和模擬信號由微處理器(CPU)按下述內(nèi)容產(chǎn)生，本裝置開關(guān)量輸入接保護裝置的輸出亦由微處理器(CPU)自動判斷正確與否。
1.模擬0-60V、0-20In的模擬量輸出，由D/A變換，差分積分電路及放大器控制電路等組成。
2.模擬發(fā)生各種故障，檢查保護的所有輸出接點是否動作正確。
3.模擬主保護投入和退出、遠方起訊，跳位繼電器，閉鎖發(fā)訊及接點等，自動檢查常規(guī)輸入接點正確與否。
4.模擬故障，自動檢查保護各元件動作時間。
5.保護方向性的自動檢查。
6.PT斷線報警的自動檢查。
7.分別加各檔故障電流，自動校驗保護采樣回路精度。
8.根據(jù)保護元件的動作邊界，模擬故障電壓，電流對保護定值自動檢驗。
以上內(nèi)容均為繼電保護裝置的常規(guī)檢查內(nèi)容，所需微處理器中控軟件亦可依上述內(nèi)容依次編撰并存入EPROM。
據(jù)上述方法內(nèi)容制成保護裝置的自動調(diào)試裝置包括，微處理器，串行接口，電源，開關(guān)量輸入，輸入電路，模擬量輸出電路，其特征是其中模擬量輸出電路包括D/A變換，S/H采樣保持，D/A乘法器，以及運算放大器等，開關(guān)量輸出電路包括鎖存器，光耦出口繼電器等，開關(guān)量輸出接點聯(lián)接保護裝置的輸入端，保護裝置的輸出端聯(lián)接檢測裝置的開關(guān)量輸入接點，多路模擬量輸出加入到保護的采樣回路，以及雙方串行口互相連接，從而構(gòu)成閉環(huán)檢測裝置。
其工作過程及內(nèi)容如下述1.保護輸入、輸出接點的自動檢查本微機保護自動調(diào)試裝置是自動地分別產(chǎn)生各種類型的故障，再由該調(diào)試裝置自動測量保護輸出接點的開合狀態(tài)，最后在液晶顯示器上顯示出輸出接點的正確或錯誤信息，并具體到某一個特定的輸出接點，另外，對輸出接點的檢查是全面的，一個不漏的。
傳統(tǒng)的繼電保護調(diào)試裝置在檢查保護的輸入接點時，由調(diào)試人員把保護的被測輸入接點與公共短接，再做某種故障，由調(diào)試人員檢查保護的動作情況，以確定該輸入接點是否正確，這些輸入接點的檢查很復(fù)雜，需要借助記憶示波器觀測，如通道試驗輸入接點，有些甚至無法真實模擬，如方向比較保護的發(fā)訊、收訊過程。本微機保護自動調(diào)試裝置在檢查保護的輸入接點時，是根據(jù)保護實際動作情況而進行的，如通道試驗輸入接點的檢查，首先，自動調(diào)試裝置自動地給保護接上通道試驗接點，然后測量保護是否在10毫秒內(nèi)發(fā)訊，若是，則把收訊接點接上，測量保護是否在200毫秒內(nèi)停訊，若是，則測量是否在5秒后保護又繼續(xù)發(fā)訊，并連續(xù)發(fā)訊10秒，所有這些過程均正確，則表明通道試驗接點正確，則表明通道試驗接點正確，否則表明通道試驗接點不正確。由此可見，本微機保護自動調(diào)試裝置在檢查保護的輸入接點時，能自動真實地模擬極為復(fù)雜的實際過程，并自動地進行檢查。
2、保護定值的自動檢查傳統(tǒng)的繼電保護調(diào)試裝置在檢查保護的各個定值時，均是由調(diào)試人員根據(jù)保護的動作邊界設(shè)置故障電壓和電流，再模擬相應(yīng)的各種故障來確定保護的定值，這個過程是極為繁瑣的，且精度也不高。本微機保護自動調(diào)試裝置能根據(jù)保護各元件的動作邊界，自動地做各種故障，以檢查保護的各個定值是否在要求的范圍，若在，則表明定值正確，若不在，則自動搜索定值的大小并顯示出來。整個定值檢查一氣呵成，最后結(jié)果顯示在液晶上，簡單快捷。
3、保護采樣回路的精度檢驗傳統(tǒng)的繼電保護調(diào)試裝置檢驗保護采樣回路的精度，只有間接地通過測量保護的各個定值大小知道。本微機保護自動調(diào)試裝置能產(chǎn)生0.1In-20In(額定電流In可為5A或1A)之間的電流并送給保護，保護采樣到這些電流后，將采樣值通過串行口傳送給本自動調(diào)試裝置，并在液晶顯示器上顯示出保護的采樣數(shù)據(jù)。
4、保護動作時間的自動檢查傳統(tǒng)繼電保護調(diào)試裝置對保護動作時間的檢查，是通過試驗人員做各種特定的故障，并用記憶示波器記錄相應(yīng)動作接點電位的變化過程，來測量保護各元件的動作時間的。本微機保護自動調(diào)試裝置通過控制保護各元件投入接點，做各種相應(yīng)的故障，由程序自動測量出保護的動作時間，所有這些測量過程精確可靠。
5、保護報警功能的自動檢查作為一套微機保護來說，它具有很多自檢、報警功能，而傳統(tǒng)的繼電保護調(diào)試裝置很難全面、準確地檢查這些自檢、報警功能。本微機保護自動調(diào)試裝置能自動檢查保護的這些功能是否正確可靠。如對保護的PT斷線報警功能的檢查。本自動調(diào)試裝置首先產(chǎn)生4V的三相不平衡電壓，這時保護在5秒內(nèi)不報警，然后產(chǎn)生8V的三相不平衡電壓，這時保護在5秒內(nèi)能可靠完成PT斷線報警，由上就可自動檢查保護的PT斷線閉鎖報警功能。
6、保護動作特性的檢查傳統(tǒng)的繼電保護調(diào)試裝置對保護動作特征的檢查仍必須由試驗人員分別檢查，不斷地進行人為干預(yù)，本微機保護自動調(diào)試裝置對保護動作特性的檢查完全自動完成。如對保護方向性的檢查，是自動地模擬各種反方向故障、檢查保護可靠不動作。而且正方向故障時則可靠工作。最后顯示檢查結(jié)果。
本發(fā)明與被測保護構(gòu)成全封閉的閉環(huán)系統(tǒng)，自動檢查保護的輸入、輸出接點，保護的定值，保護各元件的動作時間，采樣回路精度，動作特性等多種功能，并能把錯誤定位到被測保護的特定位置，極大地方便查找保護的問題，減少了檢測調(diào)試及現(xiàn)場工作，利用本發(fā)明的裝置可全面準確地檢查整套保護，且可在20分鐘左右完成。
以下結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明

圖1為本發(fā)明框圖微處理器CPU為8098芯片，CPU通過總線(控制線，數(shù)據(jù)線和地址線)分別連接鍵盤，液晶顯示器102等外部設(shè)備、保護裝置開關(guān)量輸出接點103、保護裝置開關(guān)量輸入接點104、并通過RS232串行口連接保護裝置的管理CPU105CPU控制模擬量產(chǎn)生電路，包括數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換電路、由差分及積分電路組成的波形平滑電路107所產(chǎn)生的多路模擬量通過功率放大108接保護裝置一次側(cè)109或直接接保護裝置的二次側(cè)。
微處理器CPU按下述框圖內(nèi)容輸出有關(guān)檢測用開關(guān)量及模擬量
圖2為模擬量輸出形成的框圖，產(chǎn)生0-60V電壓，0.1In-20In電流的輸出。
圖3為輸出接點的自動檢查框4為輸入接點的自動檢查框5為保護定值的自動檢驗1.通過串行口調(diào)入被試保護的定值2.對于接地距離保護，根據(jù)公式U＝0.95×(1+K)×Zzd×I，即可求出接地距離低定值時的故障電壓和電流大小。
3.根據(jù)算出的故障電壓和電流大小加上該種故障，檢查接地距離保護是否動作，若動作，則說明接距離保護的阻抗低定值正確，若不動，則說明其阻抗低定值偏低，往下繼續(xù)搜索其阻抗低定值，直到找到為止。
4.對于接地距離保護，根據(jù)公式U＝1.05×(1+K)×Zzd×I，即可求出阻抗高定值時的故障電壓和電流大小。
5.根據(jù)算出的故障電壓和電流大小加上該種故障，檢查接地距離保護是否動作，若不動，則說明接地距離保護的阻抗高定值正確。若動作，則說明其阻抗高定值偏高，往上繼續(xù)搜索其阻抗高定值，直到找到為止。
相間距離保護，工頻變化量距離保護，高頻保護，零序保護等的定值也類似以上一樣尋找。
圖6為保護各元件動作時間(保護整組試驗)的自動檢查框7為保護方向性的自動檢查框8為PT斷線報警的自動檢查框9為保護采樣回路精度的自動校驗框3-圖9均為本微機調(diào)試裝置對某種特定保護的自動調(diào)試過程。
圖10為開關(guān)量輸出及一組開關(guān)量輸入的線路圖。CPU的讀寫線WR、RD及地址AD分別連向緩沖器U16、U19、(均為74LS373)CPU產(chǎn)生的開關(guān)量信號通過數(shù)據(jù)線DBUS連接緩沖器的數(shù)據(jù)D1-D8，緩沖器通過光耦U10(MC8050)驅(qū)動繼電器K1(DSP2A)輸出開關(guān)量，兩緩沖器一共有16位開關(guān)量輸出。引入的保護開關(guān)量SOUT通過多路緩沖器U6(74LS244)再連接CPU數(shù)據(jù)線(圖10中只畫出一組)。
圖11為一路模擬量產(chǎn)生電路，其余8路或更多路均可照此。CPU采樣存好的正弦離散點，數(shù)據(jù)通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換D/A并通過運放U17;A構(gòu)成的差分電路U17;B(MC1556)構(gòu)成的積分電路和采磋保持電路LF398再經(jīng)過一級用于輸出模擬量幅值控制的數(shù)模變換這級D/A變換與CPU的數(shù)據(jù)線D1-D10連接產(chǎn)生放大倍數(shù)控制信號，輸出則為CPU產(chǎn)生的設(shè)定相位及幅值的電壓或電流模擬量。
權(quán)利要求
1.一種用于繼電保護裝置的微機調(diào)試方法它包括微機處理器(CPU)及串行口，由其控制的開關(guān)量輸出及輸入裝置，并分別與被測試保護裝置的開關(guān)量輸入，輸出相聯(lián)接，還包括多路使繼電保護裝置動作的模擬量輸出，通過功率放大加到保護裝置交流量輸入的一次側(cè)或直接加到被測保護裝置交流量輸入的二次側(cè)，并由微機處理器依次產(chǎn)生檢測或校開關(guān)量或模擬量信號，通過保護裝置輸出開關(guān)量的閉環(huán)檢查，完成保護裝置輸、輸出接點正確性的自動檢查，保護定值的自動校驗，保護采樣回路的精度校驗和保護動作時間的自動檢查，通過串行器自動調(diào)整入被試保護裝置的定值，并根據(jù)這些定什進行被測保護裝置的自動調(diào)試。
2.由權(quán)利要求1所述的方法，其特征是中控按下述內(nèi)容產(chǎn)生模擬開關(guān)信號并接受判斷(1)模擬0.60V、0.1-2.0In的輸出，由D/A變換，差分積分電路及放大器控制電路等組成。(2)模擬發(fā)生各種故障，檢查保護的所有輸出接點是否動作正確。(3)模擬主保護投入和退出、遠方起訊，跳往繼電器閉鎖發(fā)訊及接點、常規(guī)輸入接點正確與否的自動檢查。(4)模擬故障自動檢查保護各元件動作時間。(5)保護方向性的自動檢查。(6)PT斷線報警的自動檢查。(7)分別加模擬各檔故障電流，自動校驗保護采樣回路精度。(8)根據(jù)保護元件的動作邊界，模擬故障電壓，電流對保定值自動檢驗。
3.由權(quán)利要求1所述的繼電保護裝置用微機調(diào)試裝置，按上述方法內(nèi)容制成保護裝置的自動調(diào)試裝置，包括微處理器，串行接口，電源、開關(guān)量輸入，輸出電路，模擬量輸出電路，(其特征是其中模擬量輸出電路包括D/A變換，S/H采樣保持，D/A乘法器，以及運算放大器等，開關(guān)量輸出電路包括鎖存器，光耦多路繼電器等，開關(guān)量輸出接點聯(lián)接保護裝置的輸入端，保護裝置的輸出端聯(lián)接檢測裝置的開關(guān)量輸入接點，多路模擬量輸出加入到保護的采樣回路，以及雙方串行口互相連接，從而構(gòu)成閉環(huán)檢測裝置。
4.由權(quán)利要求3所述的微機調(diào)試裝置，其特征是開關(guān)量輸出電路由微處理器通過讀寫線及地址線連向緩沖器，微處理器產(chǎn)生的開關(guān)量信號通過數(shù)據(jù)線連接緩沖器的數(shù)據(jù)端、緩沖器通過光耦驅(qū)動繼電器輸出開關(guān)量。
5.由權(quán)利要求3、4所述的微機調(diào)試裝置，其特征是模擬量輸出由微處理器通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換，并通過運放構(gòu)成的差分和積分電路后聯(lián)接采樣保持電路，然后經(jīng)過一級用于輸出模擬量幅值控制的數(shù)模變換，并由此輸出微處理器產(chǎn)生的設(shè)定相位、幅度的電壓及電流模擬量。
全文摘要
本發(fā)明涉及繼電保護裝置測試調(diào)試的方法及其裝置。它包括微機處理器(CPU)及串行口，由其控制的開關(guān)量輸出及輸入裝置，并分別與被測試保護裝置的開關(guān)量輸入，輸出相聯(lián)接，還包括多路使繼電保護裝置動作的模擬量輸出，通過功率放大加到保護裝置交流量輸入的一次側(cè)或直接加到被測保護裝置交流量輸入的二次側(cè)，并由微機處理器依次產(chǎn)生檢測或校開關(guān)量或模擬量信號，通過保護裝置輸出開關(guān)量的閉環(huán)檢查，完成保護裝置輸入、輸出接點正確性的自動檢查，保護定值的自動校驗等。
文檔編號G01R31/00GK1102479SQ9311434
公開日1995年5月10日 申請日期1993年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月4日
發(fā)明者沈國榮, 朱亞明, 鄭玉平 申請人:電力部南京自動化研究所