專利名稱：繼電保護跳閘矩陣測試系統的制作方法
技術領域：
本發明主要應用于電力系統繼電保護領域，主要應用在變壓器保護、母差保護、失靈保護等一些跳閘出口較多的保護裝置的出口邏輯檢測。
背景技術：
在電力系統繼電保護領域中，快速、準確的切除各種故障是電力系統的安全穩定運行的重要保障。對于一些跳閘出口較復雜的保護裝置，如變壓器保護、母差保護、失靈保護等，在調試的時候需要針對跳閘出口回路做大量的工作，針對此類出口較復雜的保護裝置，繼電保護調試工作中普遍采用的方法是利用萬用表是測試出口端子的通斷，尤其是在變壓器保護出口跳閘矩陣的測試中，最多的測試次數可達一兩百次，不僅需要時間，而且稍不注意就容易出錯。因此，傳統的測試方法存在效率低下、試驗結果不直觀的嚴重問題。
目前已有一種主變跳閘矩陣檢驗裝置，可以一次性測試大量出口，大大提高了工作效率，但仍然存在很大的不足之處。主變跳閘矩陣檢驗裝置，主要靠硬件實現跳閘矩陣的檢測，容易因硬件誤差造成測試結果誤差，甚至可能造成測試結果不正確。
發明內容
本發明的目的在于針對目前對此類保護跳閘出口矩陣測試工作中存在的問題，本發明提供了一種有效地解決方案，一次接線便可直接將每種保護的所需校驗的出口邏輯直觀的展示出來。本發明所采用的技術方案是
繼電保護跳閘矩陣測試系統，所述繼電保護測試儀的交流量輸出端連接保護裝置的交流量輸入端，所述繼電保護跳閘矩陣測試系統包括PLC、動作指示燈和人機界面；
PLC通過工作開關接口連接繼電保護測試儀的故障脈沖輸出端，繼電保護測試儀向PLC發出故障脈沖信號；
PLC上設置有若干個用于采集開關動作情況的輸入接口和若干個用于指示開關動作情況的輸出接口、兩者的數量相同，每個用于采集開關動作情況的輸入接口連接保護裝置的一個跳閘出口、每個用于指示開關動作情況的輸出接口連接一盞動作指示燈，動作指示燈與保護裝置的跳閘出口一一對應、且硬件編號相同；
PLC內部存儲有程序、執行程序的邏輯運算指令，通過上述用于采集開關動作情況的輸入接口接收保護裝置的跳閘出口接點的動作信號，如果跳閘出口接點動作、則通過用于指示開關動作情況的輸出接口向動作指示燈發出點亮信號；
PLC通過通信串口連接人機界面，設定和修改上述PLC內部程序的參數、同時顯示PLC內部程序執行后的結果。所述PLC上設置有試燈開關、PLC內部存儲有試燈程序，試燈開關閉合后，PLC通過用于指示開關動作情況的輸出接口向所有動作指示燈發出點亮信號，測試動作指示燈的硬件系統。
所述PLC內部存儲有為保護裝置的跳閘出口和動作指示燈設置編號的程序，PLC通過人機界面輸入上述各路開關編號，人機界面通過串口將數據傳輸至PLC閃存。所述PLC內部存儲有繼電保護跳閘矩陣測試軟件，通過人機界面啟動軟件
首先，工作開關接口判斷繼電保護測試儀的工作狀態，繼電保護測試儀發出故障脈沖
則進入下一步程序，否則返回上一步；
其次，PLC向內部計時器發出工作信號、開始計時，并將計時狀態顯示在人機界面上；然后，根據每組對應的用于采集開關動作情況的輸入接口和用于指示開關動作情況的輸出接口的硬件編號順序，依次對保護裝置的跳閘出口接點進行測試，如果跳閘出口接點動作、則驅動對應的動作指示燈點亮，并將測試結果顯示在人機界面上。所述PLC上設置有復歸開關、內部存儲有復歸軟件，復歸開關閉合后，PLC通過用于指示開關動作情況的輸出接口向所有動作指示燈發出熄滅信號，人機界面返回初始狀 態。所述人機界面是通過觸摸屏輸入輸出的裝置。本發明所產生的有益效果是
本發明的繼電保護跳閘矩陣測試系統，將保護裝置的所有跳閘出口回路接入該測試系統上，只需要模擬各種故障，便可在指示燈和觸摸屏上直觀的顯示各出口的動作情況及動作時間，簡化了調試過程，縮短了調試時間，提高了現場工作效率。本發明的繼電保護跳閘矩陣測試系統，不僅能記錄各出口的動作情況，還能記錄動作出口的相對時間(動作時間精確到lrns)，甚至還能預設每一路出口對應的開關編號，每次實驗后在觸摸屏上便能直接的顯示各開關的動作情況、動作時間。使用該測試系統后，只需一次性接線，每種保護只需進行一次模擬故障實驗，便可將該故障下各開關動作情況及動作時間直觀的展示出來。本發明的功能與目前已有的主變跳閘矩陣檢驗裝置的功能比較類似，但是存在不同之處，且功能更為豐富。第一，主變跳閘矩陣檢驗裝置，主要靠硬件實現跳閘矩陣的檢測，容易因硬件誤差造成測試結果誤差，甚至可能造成測試結果不正確；而本發明主要的功能由軟件實現，利用功能強大的可編程邏輯控制器完成各種更為豐富的功能，裝置自檢能力強，且硬件接口豐富，功能擴展性強。第二，本發明配備了友好的人機界面，可以在觸摸屏上設置測試系統所接對應出口的開關編號，使結果更加直觀，例如故障時的各開關跳閘邏輯(包括是否跳閘及跳閘時間)能在觸摸屏上很直觀的顯示出來，甚至可以擴展打印報告功能。第三，裝置配備的跳閘出口指示燈，則能在每次測試時指示各個出口狀態(帶保持)，對于一些只需要測試出口是否動作的場合，則可以更方便的查看出口指示燈，為了防止因硬件損壞造成誤判斷，本發明還設置了試燈程序，用于檢測跳閘出口指示燈硬件裝置的正確性。
圖I是本發明繼電保護跳閘矩陣測試系統的硬件原理示意 圖2是本發明繼電保護跳閘矩陣測試系統的程序流程示意圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發明提供了一種繼電保護跳閘矩陣測試系統，繼電保護測試儀的交流量輸出端連接保護裝置的交流量輸入端。下面以硬件裝置和軟件方法分別說明本發明的具體技術方案
(一)硬件裝置
本發明的繼電保護跳閘矩陣測試系統包括PLC、動作指示燈和人機界面，硬件連接十分簡單，基本框圖如圖I所示。PLC上設置有若干個開關量輸入接口和若干個開關量輸出接口，其中有一個工作開關接口連接繼電保護測試儀的故障脈沖輸出端，繼電保護測試儀向PLC發出故障脈沖信號。有若干個用于采集開關動作情況的輸入接口和若干個用于指示開關動作情況的輸出接口，兩者的數量相同，每一個用于采集開關動作情況的輸入接口連接保護裝置的一個跳閘出口、每一個用于指示開關動作情況的輸出接口連接一盞動作指示燈，動作指示燈與保護裝置的跳閘出口一一對應、且其硬件編號相同。另外，還有三個開關量輸入接口，分別用于啟動計時、復歸和試燈，稱之為計時開關、復歸開關和試燈開關。
PLC內部存儲有程序、執行程序的邏輯運算指令，能完成各種邏輯功能，包括試燈程序、開關編號輸入程序、測試程序、復歸程序等。PLC內部程序通過上述用于采集開關動作情況的輸入接口接收保護裝置的跳閘出口接點的動作信號，如果跳閘出口接點動作、則通過用于指示開關動作情況的輸出接口向動作指示燈發出點亮信號，同時，在人機界面上顯示該路開關的動作情況及動作時間。PLC通過通信串口連接人機界面，設定和修改上述PLC內部程序的參數、同時顯示PLC內部程序執行后的結果。本具體實施方式
中，人機界面是通過觸摸屏輸入輸出的裝置。PLC裝置與觸摸屏輸入輸出裝置之間通過串口傳遞數據，觸摸屏輸入輸出裝置完成開關編號設置(通過串口傳輸至PLC閃存中，掉電不丟數據)、并顯示動作結果功能。另外上述所有的PLC開關量輸入接口(即工作開關接口、用于采集開關動作情況的輸入接口等)用于采集故障計時接點、復歸信號、試燈信號及保護裝置開出的各路跳閘出口接點，開入量電源為24V。上述PLC開關量輸出接口(即用于指示開關動作情況的輸出接口)用于點亮各路跳閘出口指示LED燈，所接電源為24V。(二)軟件方法
本發明的所有功能都是通過程序實現，核心技術為PLC內部程序、并通過觸摸屏輸入輸出裝置設定和修改上述PLC內部程序的參數、同時顯示PLC內部程序執行后的結果。PLC上設置有試燈開關、PLC內部存儲有試燈程序，試燈開關閉合后，PLC通過用于指示開關動作情況的輸出接口向所有動作指示燈發出點亮信號，測試動作指示燈的硬件系統是否正常。PLC內部存儲有為保護裝置的跳閘出口和動作指示燈設置編號的程序，通過觸摸屏輸入各路開關編號，觸摸屏通過串口將數據傳輸至PLC閃存，以實現掉電數據不丟失。PLC內部存儲有繼電保護跳閘矩陣測試軟件，此為本發明的關鍵技術，通過人機界面啟動軟件后
首先，工作開關接口判斷繼電保護測試儀的工作狀態，繼電保護測試儀發出故障脈沖、則進入下一步程序，否則返回上一步；
其次，PLC向內部計時器發出工作信號、開始計時，并將計時狀態顯示在人機界面上； 然后，根據每組對應的用于采集開關動作情況的輸入接口和用于指示開關動作情況的輸出接口的的硬件編號順序，依次對保護裝置的跳閘出口接點進行測試，如果跳閘出口接點動作、則驅動對應的動作指示燈點亮，并將測試結果(包括動作情況及相對動作時間)顯示在人機界面上。PLC上設置有復歸開關、內部存儲有復歸軟件，復歸開關閉合后，PLC通過用于指示開關動作情況的輸出接口向所有動作指示燈發出熄滅信號，人機界面返回初始狀態。本發明對繼電保護跳閘矩陣測試的過程是通過以下步驟實現的，如圖2的軟件流程圖所示
1.接線將繼電保護測試儀的開出接點接入跳閘矩陣測試系統(模擬故障時需將此接點開出接通以便啟動跳閘矩陣測試系統計時)；再將保護裝置所有需要測試的跳閘出口接點接入跳閘矩陣測試系統；
2.開機開機進入歡迎界面，同時顯示當前時間，點擊“進入系統”切換到測試界面；
3.設置開關編號當前顯示的各路開關編號默認為上一次試驗時的開關編號(數據保存在PLC的FLASH芯片中，掉電不消失)，如無需更改可直接進行試驗，若需要更改點擊“設置”按鈕便可重設需要改變的開關編號；
4.試燈為了避免發光二極管損壞，導致對跳閘矩陣錯誤判斷，需要在試驗前對裝置的硬件指示回路進行測試。具體方法為按下觸摸屏下方的試燈按鈕，所有跳閘出口指示二極管應亮，松開后，所有指示二極管熄滅。5.跳閘矩陣測試投入保護屏上跳閘出口壓板，用繼電保護測試儀模擬故障。保護動作后，便可在觸摸屏上得到各開關的動作情況及動作時間。記錄試驗結果后，按“復歸”按鈕清除數據，便可進入下一次試驗。
權利要求
1.繼電保護跳閘矩陣測試系統，所述繼電保護測試儀的交流量輸出端連接保護裝置的交流量輸入端，其特征在于所述繼電保護跳閘矩陣測試系統包括PLC、動作指示燈和人機界面； PLC通過工作開關接口連接繼電保護測試儀的故障脈沖輸出端，繼電保護測試儀向PLC發出故障脈沖信號； PLC上設置有若干個用于采集開關動作情況的輸入接口和若干個用于指示開關動作情況的輸出接口、兩者的數量相同，每個用于采集開關動作情況的輸入接口連接保護裝置的一個跳閘出口、每個用于指示開關動作情況的輸出接口連接一盞動作指示燈，動作指示燈與保護裝置的跳閘出口一一對應、且硬件編號相同； PLC內部存儲有程序、執行程序的邏輯運算指令，通過上述用于采集開關動作情況的輸入接口接收保護裝置的跳閘出口接點的動作信號，如果跳閘出口接點動作、則通過用于指示開關動作情況的輸出接口向動作指示燈發出點亮信號； PLC通過通信串口連接人機界面，設定和修改上述PLC內部程序的參數、同時顯示PLC內部程序執行后的結果。
2.根據權利要求I所述的繼電保護跳閘矩陣測試系統，其特征在于所述PLC上設置有試燈開關、PLC內部存儲有試燈程序，試燈開關閉合后，PLC通過用于指示開關動作情況的輸出接口向所有動作指示燈發出點亮信號，測試動作指示燈的硬件系統。
3.根據權利要求I所述的繼電保護跳閘矩陣測試系統，其特征在于所述PLC內部存儲有為保護裝置的跳閘出口和動作指示燈設置編號的程序，PLC通過人機界面輸入上述各路開關編號，人機界面通過串口將數據傳輸至PLC閃存。
4.根據權利要求I或3所述的繼電保護跳閘矩陣測試系統，其特征在于所述PLC內部存儲有繼電保護跳閘矩陣測試軟件，通過人機界面啟動軟件 首先，工作開關接口判斷繼電保護測試儀的工作狀態，繼電保護測試儀發出故障脈沖則進入下一步程序，否則返回上一步； 其次，PLC向內部計時器發出工作信號、開始計時，并將計時狀態顯示在人機界面上； 然后，根據每組對應的用于采集開關動作情況的輸入接口和用于指示開關動作情況的輸出接口的硬件編號順序，依次對保護裝置的跳閘出口接點進行測試，如果跳閘出口接點動作、則驅動對應的動作指示燈點亮，并將測試結果顯示在人機界面上。
5.根據權利要求I所述的繼電保護跳閘矩陣測試系統，其特征在于所述PLC上設置有復歸開關、內部存儲有復歸軟件，復歸開關閉合后，PLC通過用于指示開關動作情況的輸出接口向所有動作指示燈發出熄滅信號，人機界面返回初始狀態。
6.根據權利要求I所述的繼電保護跳閘矩陣測試系統，其特征在于所述人機界面是通過觸摸屏輸入輸出的裝置。
全文摘要
本發明提供了繼電保護跳閘矩陣測試系統，包括PLC、動作指示燈和人機界面；繼電保護測試儀向PLC發出故障脈沖信號；PLC上設置有用于采集開關動作情況的輸入接口、連接保護裝置的跳閘出口，和用于指示開關動作情況的輸出接口、連接動作指示燈，動作指示燈與跳閘出口對應、硬件編號相同；PLC內部存儲有程序、程序通過用于采集開關動作情況的輸入接口接收保護裝置的跳閘出口接點的動作信號，如果跳閘出口接點動作、則通過用于指示開關動作情況的輸出接口向動作指示燈發出點亮信號。本發明只需要模擬各種故障，便可在指示燈和觸摸屏上直觀的顯示各出口的動作情況及動作時間，簡化調試過程，縮短調試時間，提高現場工作效率，硬件接口豐富，功能擴展性強。
文檔編號G01R31/00GK102928717SQ20121043803
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者蔡華, 朱林, 張翠娟, 唐綱, 王彬, 劉兆豐, 張禹 申請人:四川省電力公司德陽電業局, 國家電網公司