1 前言
微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的一種重要測(cè)試工具，廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)、勵(lì)磁、監(jiān)控等二次系統(tǒng)的裝置測(cè)試。微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀在硬件或軟件上存在任何問題，都會(huì)造成對(duì)二次裝置的不可靠評(píng)價(jià)，甚至危及被裝置的安全，微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀的準(zhǔn)確性和可靠性是開展各項(xiàng)試驗(yàn)和測(cè)試的基礎(chǔ)［1 － 5］。因此，必須對(duì)其輸出精度、測(cè)試準(zhǔn)確度、負(fù)載能力、持續(xù)工作能力、可靠性、暫態(tài)輸出性能等指標(biāo)提出明確的要求，嚴(yán)格檢測(cè)。
隨著電網(wǎng)裝機(jī)容量的增加，微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的測(cè)試工作量也將成倍增加。現(xiàn)有的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)方法和設(shè)備已無(wú)法滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展要求，研究和開發(fā)繼電保護(hù)測(cè)試儀自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)迫在眉睫［6 － 9］。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)方法和裝置［10 － 14］。文獻(xiàn) ［10］ 研制開發(fā)了采用 DSP + AVＲ + 嵌入式工控機(jī)架構(gòu)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置，以解決繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)要求準(zhǔn)確度高、寬頻及多功能等難題。文獻(xiàn) ［11］ 提出采用模擬鍵盤控制和仿真打印機(jī)方案，解決繼電保護(hù)測(cè)試儀的軟件控制與數(shù)據(jù)通信問題。文獻(xiàn) ［12］ 提出一種基于 PCI 總線硬件和LabVIEW 軟件的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢驗(yàn)分析裝置。文獻(xiàn) ［13］ 應(yīng)用 LabVIEW 提供的免費(fèi) LabSQL 工具包建立與 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)的連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn) LabVIEW與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，開發(fā)了獨(dú)立的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢驗(yàn)分析裝置數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。文獻(xiàn) ［14］ 介紹了現(xiàn)有數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀的現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)需求。
現(xiàn)有文獻(xiàn)主要趨向于采用相關(guān)技術(shù)來(lái)改進(jìn)繼電保護(hù)測(cè)試儀的部分檢測(cè)項(xiàng)目，缺乏對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)智能化、系統(tǒng)性的描述。文中提出一種繼電保護(hù)測(cè)試儀的智能檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用接口規(guī)范技術(shù)，能自動(dòng)控制被檢設(shè)備，全自動(dòng)或半自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)口和 USB 的繼電保護(hù)測(cè)試儀，生成檢測(cè)報(bào)告，智能評(píng)估被檢設(shè)備性能，檢測(cè)方案可由用戶自主生成。該系統(tǒng)的提出對(duì)提升繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)質(zhì)量和速度具有重要的意義。
2 智能檢測(cè)系統(tǒng)基本要求
2. 1 繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)現(xiàn)狀
1) 隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電廠裝機(jī)容量的增多，繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)工作巨大。目前使用的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)由人工操作完成，沒有專門的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置，大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算、原始記錄和檢測(cè)證書的出具工作也都需要人工處理。
2) 人工檢測(cè)存在不規(guī)范、檢測(cè)項(xiàng)目有限等問題。不同的檢測(cè)人員數(shù)據(jù)處理的方法不一致，檢測(cè)設(shè)備的人工選擇為檢測(cè)結(jié)果會(huì)帶來(lái)標(biāo)準(zhǔn)不一致性誤差。
3) 測(cè)試過程中，被檢設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)表之間需要通過硬接線進(jìn)行連接組成回路，不同的檢測(cè)項(xiàng)目之間需要更改接線方式，不僅耗時(shí)而且容易出錯(cuò)，導(dǎo)致設(shè)備損壞。
4) 伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，許多新技術(shù)在微機(jī)保護(hù)設(shè)備中得到了應(yīng)用和嘗試，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法、計(jì)量設(shè)備和單一的檢測(cè)項(xiàng)目已無(wú)法滿足電力系統(tǒng)信息化日新月異的發(fā)展。檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化是電網(wǎng)智能化的分支之一。一次設(shè)備的智能化，二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化必將促進(jìn)相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)和工具不斷完善，做好類型日趨豐富的繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)工作是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的**關(guān)，急需建立適用性強(qiáng)、功能齊備的繼電保護(hù)測(cè)試儀智能檢測(cè)平臺(tái)。
2. 2 智能檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
為保證檢測(cè)過程安全，杜絕由于人工操作和數(shù)據(jù)處理帶來(lái)的錯(cuò)誤，提高繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)的準(zhǔn)確性，檢測(cè)項(xiàng)目的可拓展性，提升檢測(cè)效率和質(zhì)量，文中提出的智能檢測(cè)系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì):
1) 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化。各個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試流程由系統(tǒng)開發(fā)人員進(jìn)行制定，檢測(cè)執(zhí)行人員不能修改，以防人工讀取數(shù)據(jù)誤差。
2) 可自主生成檢測(cè)方案。由于繼電保護(hù)測(cè)試儀的用途不同，對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目的要求不同，除國(guó)標(biāo)和行標(biāo)要求以外的檢測(cè)項(xiàng)目，可以自主選擇，并進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。不同的檢測(cè)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)組合成不同的檢測(cè)方案。
3) 全自動(dòng)控制被測(cè)設(shè)備。制定了統(tǒng)一的通訊規(guī)約，系統(tǒng)能全自動(dòng)控制不同廠家不同接口的繼電保護(hù)測(cè)試儀。
4) 全自動(dòng)或半自動(dòng)完成檢測(cè)。在特定的檢測(cè)方案下，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)過程全自動(dòng)化，在完成初始接線后，系統(tǒng)能根據(jù)不同的檢測(cè)項(xiàng)目自動(dòng)調(diào)整通道，繼電保護(hù)測(cè)試儀和標(biāo)注表相互匹配。對(duì)于需要單獨(dú)或重新檢測(cè)的項(xiàng)目，可采用單點(diǎn)測(cè)試。
5) 智能評(píng)估被檢設(shè)備性能，一鍵式生成檢測(cè)報(bào)告?？勺灾髟O(shè)置檢測(cè)報(bào)告模式，并可調(diào)用和保存報(bào)告模式。在所有檢測(cè)項(xiàng)目完成后，可一鍵生成檢測(cè)報(bào)告。
3 檢測(cè)系統(tǒng)的軟硬件組成
智能檢測(cè)系統(tǒng)硬件部分由標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)、程控電子負(fù)載、交換機(jī)、接口轉(zhuǎn)換器和主控 PC 機(jī)組成，現(xiàn)可完成*大六路電壓源和六路電流源同時(shí)輸出的檢定。其接線如圖 1 所示。
系統(tǒng)采用 DSP + AＲM + CPLD 的組合方式，16 位 250 K 高速 A/D，*優(yōu)化的電路，高精度、低溫漂的精密采樣電阻，用以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性; 采用以太網(wǎng)口通訊保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性; 采用接口規(guī)范的方式以適應(yīng)不同型號(hào)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè); 系統(tǒng)內(nèi)置 1G 高速采樣錄波模塊，以保證響應(yīng)速度、電流電壓的同步性、電流電壓的合閘角、開關(guān)量的一致性。
智能檢測(cè)系統(tǒng)軟件部分采用分布式體系結(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計(jì)思想，便于日后檢測(cè)項(xiàng)目向邏輯功能和數(shù)字化的拓展，采用統(tǒng)一接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制被檢設(shè)備，一鍵式生成檢測(cè)報(bào)告，智能分析和評(píng)估被檢設(shè)備性能。系統(tǒng)軟件部分主要分為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)兩個(gè)部分。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包括: 主控平臺(tái)、被檢設(shè)備智能評(píng)估、一鍵生成報(bào)告模塊、接口通訊模塊、繼電保護(hù)測(cè)試儀控制模塊。輔助系統(tǒng)有: 檢測(cè)項(xiàng)目庫(kù)、檢測(cè)方案生成模塊、標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)自檢模塊、檢測(cè)報(bào)告模式庫(kù)。
現(xiàn)有檢測(cè)項(xiàng)目囊括交直流輸出精度、幅頻特性、紋波測(cè)試、總畸變率、諧波測(cè)試、相位測(cè)試、帶載能力等，基本完成繼電保護(hù)測(cè)試儀的模擬和數(shù)字量輸出測(cè)試?？筛鶕?jù)需求進(jìn)行單項(xiàng)或多項(xiàng)檢測(cè)，每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目獨(dú)立，模塊化的設(shè)計(jì)便于今后邏輯功能檢測(cè)項(xiàng)的拓展。每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部包含檢定子項(xiàng)、檢測(cè)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)要求、檢測(cè)結(jié) 果 標(biāo)識(shí)等。
系統(tǒng)可自主進(jìn)行檢定方案的制定，檢定方案的制定包括: 通道映射、檢定項(xiàng)目選擇、標(biāo)準(zhǔn)要求等。用戶可根據(jù)不同的繼電保護(hù)測(cè)試儀型號(hào)進(jìn)行通道選擇，現(xiàn)有系統(tǒng)包含三組通道，每組包含6 路交流電壓、6 路交流電流通道，6 路直流電壓、6 路直流電流通道。針對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀不同的用途，可自主選擇檢測(cè)項(xiàng)目，并對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目中子項(xiàng)目進(jìn)行選擇，設(shè)置檢測(cè)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求。檢定方案設(shè)置完成后，可進(jìn)行方案的保存和調(diào)用。
系統(tǒng)上電后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)自檢，根據(jù)周圍溫濕度環(huán)境設(shè)定零漂等。
系統(tǒng)設(shè)置檢測(cè)報(bào)告模式庫(kù)，用戶可在報(bào)表維護(hù)中根據(jù)自身需求設(shè)定報(bào)告模式?？蓪?duì)報(bào)告封面、說明、大綱、外觀及通電檢查、檢定項(xiàng)等進(jìn)行編輯和保存。
系統(tǒng)自動(dòng)記錄、修約數(shù)據(jù)、計(jì)算誤差，自動(dòng)判別數(shù)據(jù)是否合格，并做出標(biāo)識(shí)，對(duì)被檢設(shè)備進(jìn)行性能評(píng)估。
在完成全部測(cè)試后，報(bào)告模式選定的情況下，系統(tǒng)將自動(dòng)生成報(bào)告，也可臨時(shí)設(shè)置或修改報(bào)告模式，手動(dòng)生成并輸出。智能檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)結(jié)果一致，但檢測(cè)時(shí)間由原來(lái)的 40 分鐘縮減為 10分鐘，有效提升了檢測(cè)速度，避免了人工接線錯(cuò)誤和讀數(shù)誤差，保證了設(shè)備安全。相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)，系統(tǒng)新增了錄波功能。錄波效果如圖 2 所示
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，提出了一種繼電保護(hù)測(cè)試儀智能檢定系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 DSP + AＲM + CPLD 組合方式保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，能全自動(dòng)完成USB 口和網(wǎng)口繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)工作，提高了云繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)效率，有效保證檢測(cè)過程安全，為可靠評(píng)估繼電保護(hù)測(cè)試儀的整體性能，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益。
