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信書、吳強(qiáng)、林道鴻、朱望誠、李東升，在2017年第10期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，微機(jī)型自動測試儀包括微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置和交流采樣校驗儀。微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置的應(yīng)用大大提高了繼電保護(hù)裝置的檢測水平和檢測效率。

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

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

本文主要針對電力系統(tǒng)交流采樣測試儀和微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置，研發(fā)一種集測試微機(jī)型自動測試儀和交流采樣測試儀的穩(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間長的問題，提高儀表的送檢率、檢驗部門的檢測水平以及用戶的自動化儀表應(yīng)用水平，從而間接提高現(xiàn)場自動化設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。

1 系統(tǒng)的組成以及原理

1.1 測試參數(shù)及技術(shù)要求

系統(tǒng)設(shè)計的針對微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置和交流采樣測試儀的檢定內(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）時間測量準(zhǔn)確度：被測微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置開入、開出硬接點的響應(yīng)時間，保護(hù)動作時間測試時間精度的測試等。

1.2 檢定系統(tǒng)的組成

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

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

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，被測微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置/交流采樣變送器校驗儀通過電壓、電流線與綜合智能檢測硬件平臺連接；硬件平臺、測試端PC以及被測微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置/交流采樣變送器校驗儀通過HUB連接檢測網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。切換裝置根據(jù)具體的檢測功能自動切換負(fù)載、微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置檢定裝置測量系統(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)硬件平臺設(shè)計原理與實現(xiàn)

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

微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置自動檢測裝置可以實現(xiàn)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置的定期檢測，實現(xiàn)對微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置的性能評價、測試數(shù)據(jù)的記錄與分析、測試報告的生成等，由于微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置的準(zhǔn)確度規(guī)程要求為0.2%，因此自動檢測裝置的準(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)計的關(guān)鍵。

COM3003高精度交直流表主要實現(xiàn)交流采樣校驗儀的精度測試，由于交流采樣變送器校驗儀的準(zhǔn)確度要求為萬分之五，所以高精度交直流表的準(zhǔn)確度至少為萬分之一，此項目選用的表計為精度為30ppm的高精度交直流表，能夠完成交流采樣校驗儀交直流輸出準(zhǔn)確度的檢定、諧波準(zhǔn)確度的檢定等，完全滿足對交流采樣校驗儀的檢定要求。

又由于COM3003電壓測量的范圍為30~500V，所以針對30V以下的需進(jìn)行量測的電壓值，開發(fā)一款電壓放大裝置，使小信號放大到能夠進(jìn)行量測的范圍，再來進(jìn)行測量，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。自動可調(diào)負(fù)載可以通過上位機(jī)進(jìn)行自動控制，自動完成負(fù)載的調(diào)節(jié)，全自動完成帶載能力的測試。圖3為硬件原理圖。

圖3 硬件原理圖

3 檢定系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計原理與實現(xiàn)

減少或避免人工干涉，檢測過程的可視化、檢測報告輸出實施化，具有良好的可擴(kuò)展性和兼容性，是本軟件的設(shè)計思路和宗旨。

3.1 軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)

綜合智能自動檢測軟件安裝于測試終端（測試機(jī)或個人PC機(jī)）內(nèi)。在本自動測試系統(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)二次開發(fā)平臺層、硬件接口層和自動測試層。

圖4 軟件整體實現(xiàn)架構(gòu)圖

二次開發(fā)平臺層包括檢測方案二次開發(fā)平臺，為微機(jī)型自動測試儀測試方案的二次開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)根據(jù)微機(jī)型自動測試儀的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二次開發(fā)，編輯測試方案；硬件接口層包括微機(jī)型繼電保護(hù)測試儀/自動化測試儀驅(qū)動模塊、微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置檢定裝置通訊模塊以及COOM3003高精度表通訊模塊；自動測試層包括自動檢測控制程序。

3.2 檢測方案二次開發(fā)平臺的設(shè)計

檢測方案二次開發(fā)平臺能夠根據(jù)微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置、自動化測試儀的檢測規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)編輯檢測方案。檢測方案文件包括兩個部分，檢測模板文件和報告模板文件。檢測模板文件定義了測試儀檢測項目和檢測流程，通過測試模板編輯程序來編輯；報告模板定義了自動生成的標(biāo)準(zhǔn)格式的檢測報告，通過報告模板編輯程序來編輯。

3.3 硬件接口層

硬件接口層的測試儀/標(biāo)準(zhǔn)源驅(qū)動模塊通過各測試儀/標(biāo)準(zhǔn)源廠家開發(fā)驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊開放相同的接口（可以為COM接口，也可以為DLL接口）供自動檢測程序調(diào)用。

本文將測試儀驅(qū)動接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，主要通過StartTest、StopTest等接口函數(shù)來實現(xiàn)；還將測試儀輸出功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，包括對微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置的相關(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）和時間測量準(zhǔn)確度（繼保測試儀檢測被試?yán)^電器、保護(hù)及安全自動裝置動作時間的準(zhǔn)確度）等輸出功能。

微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置檢定裝置通訊模塊與微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置檢定裝置通訊，讀取微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置檢定裝置的測量值、控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置檢定裝置切換測試儀/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)表的測量值。

3.4 自動測試層的設(shè)計

自動檢測層為自動檢測控制程序。自動檢測控制程序打開檢測方案文件，根據(jù)檢測方案文件定義的檢測流程依次執(zhí)行各檢測項目的檢測，自動控制測試儀/標(biāo)準(zhǔn)源輸出模擬量，自動與微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置自動檢定裝置/COM3003標(biāo)準(zhǔn)表通訊，讀取測量值，并根據(jù)輸出的標(biāo)準(zhǔn)值、測量值計算誤差，判斷檢測是否合格，并自動填寫檢測結(jié)果到報告中，形成標(biāo)準(zhǔn)格式的測試報告。

檢測過程中，控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置自動檢定裝置自動切換測試儀/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)計方案大大簡化了測量軟件設(shè)計。

3.5 整體檢測流程

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

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

微機(jī)型自動測試儀的綜合智能檢定系統(tǒng)于2017年在海南電力試驗研究院進(jìn)行了實際現(xiàn)場應(yīng)用，在應(yīng)用中實現(xiàn)了對微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置和交流采樣測試儀的全自動檢測，并且針對于被測微機(jī)型繼電保護(hù)試驗裝置和交流采樣測試儀自動生成了測試報告。

系統(tǒng)應(yīng)用表明：采用之前手動測試的模式，單臺測試完所有測試項目的時間可達(dá)8個小時，采用本系統(tǒng)全自動測試的方式后，測試完所有測試項目僅需2小時，測試時間縮短了6個小時，測試效率提高了4倍。

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

5 結(jié)束語

微機(jī)型自動測試儀綜合智能檢定系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，能對繼電保護(hù)及交流采樣校驗儀進(jìn)行多項技術(shù)參數(shù)的自動檢測，并自動生成檢定報告，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間長的問題，提高儀表的送檢率和檢驗部門的檢測水平和用戶的自動化儀表應(yīng)用水平，從而間接提高現(xiàn)場自動化設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。