海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院、北京博電新力電氣股份有限公司的研究人員萬(wàn)信書、吳強(qiáng)、林道鴻、朱望誠(chéng)、李東升，在2017年第10期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀包括微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置和交流采樣校驗(yàn)儀。微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的應(yīng)用大大提高了繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)水平和檢測(cè)效率。

目前，國(guó)內(nèi)各電網(wǎng)公司或電力相關(guān)科研院所對(duì)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的相關(guān)參數(shù)，如穩(wěn)態(tài)參數(shù)、暫態(tài)參數(shù)和時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確度等測(cè)試的方法還停留在人工測(cè)試階段，由于國(guó)內(nèi)外微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置生產(chǎn)廠家眾多，通信規(guī)約不統(tǒng)一，各型號(hào)的測(cè)試儀電壓、電流通道數(shù)量不一，檢測(cè)任務(wù)大多采用手動(dòng)的方法，導(dǎo)致測(cè)試程序繁瑣，工作效率低、工作強(qiáng)度大等弊端。

近年來(lái)，隨著繼電保護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展，提高對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)水平已迫在眉睫，因此，非常需要一種專用繼電保護(hù)測(cè)試儀檢定裝置，使繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢定精確且操作方便。

本文主要針對(duì)電力系統(tǒng)交流采樣測(cè)試儀和微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置，研發(fā)一種集測(cè)試微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀和交流采樣測(cè)試儀的穩(wěn)態(tài)參數(shù)、暫態(tài)參數(shù)等眾多質(zhì)量參數(shù)于一體的新型的綜合智能檢定系統(tǒng)。

該系統(tǒng)解決了送檢儀表滯留時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，提高儀表的送檢率、檢驗(yàn)部門的檢測(cè)水平以及用戶的自動(dòng)化儀表應(yīng)用水平，從而間接提高現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

1 系統(tǒng)的組成以及原理

1.1 測(cè)試參數(shù)及技術(shù)要求

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的針對(duì)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置和交流采樣測(cè)試儀的檢定內(nèi)容的相關(guān)性能參數(shù)可以分為以下三類：

（1）穩(wěn)態(tài)參數(shù)：主要包括微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的輸出電壓、電流的準(zhǔn)確度，總諧波畸變率，直流分量、移相范圍、幅頻特性等。

（2）暫態(tài)參數(shù)：包括電壓、電流的響應(yīng)速度、同步性等。

（3）時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確度：被測(cè)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置開(kāi)入、開(kāi)出硬接點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)試時(shí)間精度的測(cè)試等。

1.2 檢定系統(tǒng)的組成

如圖1所示，檢定系統(tǒng)由綜合智能檢測(cè)硬件平臺(tái)、綜合智能自動(dòng)檢測(cè)軟件以及被測(cè)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置/交流采樣變送器校驗(yàn)儀三部分組成。本系統(tǒng)為依據(jù)《DL/T 624-2010繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件》、《Q/GDW1153-2012微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范》和準(zhǔn)備擬定的《綜合自動(dòng)化測(cè)試儀檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》而研制的專用的微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀檢測(cè)系統(tǒng)。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程控電子切換電路，可以根據(jù)檢定任務(wù)在繼保測(cè)試儀檢定與交流采樣測(cè)試儀檢定裝置之間切換，實(shí)現(xiàn)功能的二合一和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；這極大地增強(qiáng)了檢定系統(tǒng)的擴(kuò)展性和通用性，實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀眾多技術(shù)參數(shù)的一次性全自動(dòng)智能檢定。

圖1檢定系統(tǒng)的組成

1.3 檢定系統(tǒng)的原理

檢定系統(tǒng)的基本原理：如圖2為檢定系統(tǒng)整體架構(gòu)圖，被測(cè)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置/交流采樣變送器校驗(yàn)儀通過(guò)電壓、電流線與綜合智能檢測(cè)硬件平臺(tái)連接；硬件平臺(tái)、測(cè)試端PC以及被測(cè)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置/交流采樣變送器校驗(yàn)儀通過(guò)HUB連接檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。切換裝置根據(jù)具體的檢測(cè)功能自動(dòng)切換負(fù)載、微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置測(cè)量系統(tǒng)、高精度交直流表。

圖2 檢定系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

2 檢定系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)

綜合智能檢測(cè)硬件平臺(tái)由微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置自動(dòng)檢測(cè)裝置、COM3003高精度交直流表以及自動(dòng)可調(diào)負(fù)載三部分組成。

微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置自動(dòng)檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的定期檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的性能評(píng)價(jià)、測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄與分析、測(cè)試報(bào)告的生成等，由于微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的準(zhǔn)確度規(guī)程要求為0.2%，因此自動(dòng)檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確度必須為0.05%以上，所以，高精度的標(biāo)準(zhǔn)互感器是此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

COM3003高精度交直流表主要實(shí)現(xiàn)交流采樣校驗(yàn)儀的精度測(cè)試，由于交流采樣變送器校驗(yàn)儀的準(zhǔn)確度要求為萬(wàn)分之五，所以高精度交直流表的準(zhǔn)確度至少為萬(wàn)分之一，此項(xiàng)目選用的表計(jì)為精度為30ppm的高精度交直流表，能夠完成交流采樣校驗(yàn)儀交直流輸出準(zhǔn)確度的檢定、諧波準(zhǔn)確度的檢定等，完全滿足對(duì)交流采樣校驗(yàn)儀的檢定要求。

又由于COM3003電壓測(cè)量的范圍為30~500V，所以針對(duì)30V以下的需進(jìn)行量測(cè)的電壓值，開(kāi)發(fā)一款電壓放大裝置，使小信號(hào)放大到能夠進(jìn)行量測(cè)的范圍，再來(lái)進(jìn)行測(cè)量，合理分配各誤差源的誤差比重能有效的降低系統(tǒng)的總誤差。自動(dòng)可調(diào)負(fù)載可以通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，自動(dòng)完成負(fù)載的調(diào)節(jié)，全自動(dòng)完成帶載能力的測(cè)試。圖3為硬件原理圖。

圖3 硬件原理圖

3 檢定系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)

減少或避免人工干涉，檢測(cè)過(guò)程的可視化、檢測(cè)報(bào)告輸出實(shí)施化，具有良好的可擴(kuò)展性和兼容性，是本軟件的設(shè)計(jì)思路和宗旨。

3.1 軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)

綜合智能自動(dòng)檢測(cè)軟件安裝于測(cè)試終端（測(cè)試機(jī)或個(gè)人PC機(jī)）內(nèi)。在本自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)上，采用模塊化和結(jié)構(gòu)分層的設(shè)計(jì)思想，軟件整體架構(gòu)如圖4所示，在層次結(jié)構(gòu)上分為系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)層、硬件接口層和自動(dòng)測(cè)試層。

圖4 軟件整體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)圖

二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)層包括檢測(cè)方案二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀測(cè)試方案的二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，編輯測(cè)試方案；硬件接口層包括微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀/自動(dòng)化測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)模塊、微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置通訊模塊以及COOM3003高精度表通訊模塊；自動(dòng)測(cè)試層包括自動(dòng)檢測(cè)控制程序。

3.2 檢測(cè)方案二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

檢測(cè)方案二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)能夠根據(jù)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置、自動(dòng)化測(cè)試儀的檢測(cè)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)編輯檢測(cè)方案。檢測(cè)方案文件包括兩個(gè)部分，檢測(cè)模板文件和報(bào)告模板文件。檢測(cè)模板文件定義了測(cè)試儀檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)流程，通過(guò)測(cè)試模板編輯程序來(lái)編輯；報(bào)告模板定義了自動(dòng)生成的標(biāo)準(zhǔn)格式的檢測(cè)報(bào)告，通過(guò)報(bào)告模板編輯程序來(lái)編輯。

3.3 硬件接口層

硬件接口層的測(cè)試儀/標(biāo)準(zhǔn)源驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)各測(cè)試儀/標(biāo)準(zhǔn)源廠家開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊開(kāi)放相同的接口（可以為COM接口，也可以為DLL接口）供自動(dòng)檢測(cè)程序調(diào)用。

本文將測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，主要通過(guò)StartTest、StopTest等接口函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；還將測(cè)試儀輸出功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，包括對(duì)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置的相關(guān)參數(shù)如穩(wěn)態(tài)參數(shù)（如微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置輸出電壓、電流的準(zhǔn)確度、總諧波畸變率、直流分量、移相范圍、幅頻特性等）、暫態(tài)參數(shù)（如電壓、電流的響應(yīng)速度和同步性）和時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確度（繼保測(cè)試儀檢測(cè)被試?yán)^電器、保護(hù)及安全自動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)間的準(zhǔn)確度）等輸出功能。

微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置通訊模塊與微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置通訊，讀取微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置的測(cè)量值、控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置切換測(cè)試儀/標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行通道接線、控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置進(jìn)行負(fù)載切換控制。

COOM3003高精度表通訊模塊與COOM3003高精度表通訊，讀取標(biāo)準(zhǔn)表的測(cè)量值。

3.4 自動(dòng)測(cè)試層的設(shè)計(jì)

自動(dòng)檢測(cè)層為自動(dòng)檢測(cè)控制程序。自動(dòng)檢測(cè)控制程序打開(kāi)檢測(cè)方案文件，根據(jù)檢測(cè)方案文件定義的檢測(cè)流程依次執(zhí)行各檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)，自動(dòng)控制測(cè)試儀/標(biāo)準(zhǔn)源輸出模擬量，自動(dòng)與微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置自動(dòng)檢定裝置/COM3003標(biāo)準(zhǔn)表通訊，讀取測(cè)量值，并根據(jù)輸出的標(biāo)準(zhǔn)值、測(cè)量值計(jì)算誤差，判斷檢測(cè)是否合格，并自動(dòng)填寫檢測(cè)結(jié)果到報(bào)告中，形成標(biāo)準(zhǔn)格式的測(cè)試報(bào)告。

檢測(cè)過(guò)程中，控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置自動(dòng)檢定裝置自動(dòng)切換測(cè)試儀/標(biāo)準(zhǔn)源通道與COM3003表之間的接線。

以上這種高度模塊化的軟件設(shè)計(jì)方案大大簡(jiǎn)化了測(cè)量軟件設(shè)計(jì)。

3.5 整體檢測(cè)流程

（1）自動(dòng)測(cè)試層中的自動(dòng)檢測(cè)控制程序加載由檢測(cè)方案二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)編輯生成的檢測(cè)方案文件。（2）硬件接口層中的測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)自動(dòng)檢測(cè)程序下達(dá)的參數(shù)命令驅(qū)動(dòng)測(cè)試儀的輸出。（3）硬件接口層中的微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置檢定裝置通訊模塊和COM3003表通訊模塊讀取自動(dòng)控制程序中的數(shù)據(jù)，并將測(cè)試結(jié)果錄入到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試報(bào)告中。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀的綜合智能檢定系統(tǒng)于2017年在海南電力試驗(yàn)研究院進(jìn)行了實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了對(duì)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置和交流采樣測(cè)試儀的全自動(dòng)檢測(cè)，并且針對(duì)于被測(cè)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置和交流采樣測(cè)試儀自動(dòng)生成了測(cè)試報(bào)告。

系統(tǒng)應(yīng)用表明：采用之前手動(dòng)測(cè)試的模式，單臺(tái)測(cè)試完所有測(cè)試項(xiàng)目的時(shí)間可達(dá)8個(gè)小時(shí)，采用本系統(tǒng)全自動(dòng)測(cè)試的方式后，測(cè)試完所有測(cè)試項(xiàng)目?jī)H需2小時(shí)，測(cè)試時(shí)間縮短了6個(gè)小時(shí)，測(cè)試效率提高了4倍。

此系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了測(cè)試效率，解決了送檢周期長(zhǎng)和測(cè)試效率低的問(wèn)題，為日后的周期檢定和入網(wǎng)檢測(cè)打下了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

微機(jī)型自動(dòng)測(cè)試儀綜合智能檢定系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，能對(duì)繼電保護(hù)及交流采樣校驗(yàn)儀進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)，并自動(dòng)生成檢定報(bào)告，為縮短被檢儀表的送檢周期提供設(shè)備保障；解決送檢儀表滯留時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，提高儀表的送檢率和檢驗(yàn)部門的檢測(cè)水平和用戶的自動(dòng)化儀表應(yīng)用水平，從而間接提高現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。