便携式微机控制多功能继电保护测试仪制造技术

本发明专利技术在于提供一种含频率、相位和幅值可以任意调整并能在基波之上迭加高次谐波的三相电流源和电压源的仪器，以取代传统用变压器、移相器、升流器和多种仪表构成的测试回路。该仪器并具有测量频率、相位和时间的功能。该仪器是可编程的，输入相应程序即能测试多种继电器，记录并打印出动作电流、电压、阻抗和时间等参数，并绘出特性曲线。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力紧急保护电路装置的测试仪器。数十年来，我国的电力系统都采用由三相工频电源供电，经变压器、移相器、大电流发生器，滑线电阻以产生幅值和相位可以任意改变的三相电压和电流，以调试继电保护和其它自动装置。为了测量各物理量还需要用较精密的电压表、电流表、相位计、频率计和毫秒计等设备。这些东西运输困难、占用现场面积大，调试时还得逐件手动读取并记录数据，最后人工列表和绘图。由于技术落后，往往需用1至2周，才能调好一台较复杂的保护装置，所以有关的工人和技术人员迫切地要求改进这种状态。七十年代，一机部阿城继电器厂和许昌继电器厂，相继生产了保护装置试验台〔参考文献1〕，鞍山电业局和宁夏电业局也分别研制了保护装置试验台。这些设备比传统的有了不同程度的改进，但还是采用传统的技术，存在自动化程度差功能不强等缺点。八十年代初，我国建设了葛州坝-平顶山，大同-北京以及东北、华东等多条五十万伏超高压输电线路。由于这些输电线路继电保护在调试上技术要求较高，所以从西德和美国引进了比较先进的调试仪器〔参考文献2.3〕。西德西门子公司生产的装置基本上还是采用传统的技术，增设了电子控制回路，能作动态试验，即模拟从正常状态转到故障状态、瞬时故障、重合于永久性故障等。美国DobleEngineeringCampany生产的测试仪采用电子模拟技术，由工频振荡器，放大器等构成，通入单相电源即可得到工频三相电压和一相电流。它们的相位和幅值均可任意调整。为了作动态试验，还需要增加其它装置。这两种测试仪在使用上比传统的方法方便，很受现场工人和技术人员的欢迎。它们的缺点是自动化程度还不够高，每测一个数据都要人工干预，更没有自动记录、制表和绘图功能，也不能产生谐波和测量频率、相位等物理量。由于电气化机车和通过晶闸管向电炉、电解设备供电的负荷的急剧增多及直流输电系统的兴建，电力系统电压和电流中高次谐波的分量大到了影响继电保护和其他自动装置正常运行的程度〔文献4.5〕为了测试这一问题，水电部南京自动化研究所研制了综合谐波发生装置〔参考文献6〕和微机控制的继电器调试装置〔参考文献7〕。前者用锁相、倍频、滤波和移相等电子电路组成，比较复杂，功能单一。后者能产生三相工频电压和一相电流，可以测继电器的起动值和动作时间。这两种装置由于某些技术上的原因，目前还没有达到可以实际应用的程度。近十余年来，国外在继电保护测试自动化方面，做了不少工作。〔参考文献8〕利用通用计算机产生弱电模拟信号，去试验研制中距离继电器直流回路的性能。这种办法比较经济，但不能测试保护的工频电压和电流回路，也不能用它来调试现场的保护。〔参考文献9〕引入了数字技术，但不是计算机，能定时地自动测试发电机组的电流、电压和频率继电器。为了用无触点的办法，产生数值可变电流或电压，它用8个双向可控硅管开闭8个阻值按二进制组合的电阻所构成所谓的静态电位器。今天看来，这种办法既笨重又复杂，并且不能测试距离、差动等复杂继电器。〔参考文献10〕用一台计算机同时记录三台继电器的试验结果，与前一次结果比较，判定优劣，制作特性图、测试中，它要配合三台继电器试验器和带瞬时固定功能的多路数字仪来使用，显得很复杂且不能逐点自动测试。〔参考文献11〕是目前看到的自动化程度较高的输配电保护测试仪。它由计算机控制，能产生三相电压和一相电流，电流和电压的相位、幅值和频率可以改变，用以调试频率继电器和阻抗继电器。如果增加附件，它还可以产生三相电流。这种设备不能产生高次谐波，也没有测量频率和相位的功能，为了打印记录数据和绘出阻抗继电器的特性，还需要外接打印机和X-Y记录仪，不便于现场使用。通过联机检索美国Dialog系统WorldPatenfsIndex1963-1987年，结果表明，没有与本专利技术相同的专利文献。本专利技术的目的在于提供一种便携式微机控制的多功能继电保护测试仪。多功能是本专利技术的突出优点，它不但能产生三相电压和三相电流的基波，还能产生高次谐波。同时它还能测量时间及频率和两个电量间的相位。这充分发挥了计算机的长处，当负荷在一定范围内变化时，输出三相电流和电压的幅值与整定值相比，误差在允许的范围内，各整定值都可由监示器屏幕上读出。所以测试时不用另附电流表、电压表和相位计。这一点既节省了设备和测试时的联线又便于各电力试验所和各变电站之间的频繁运输。自动化程度高是本专利技术的另一优点。由于该测试仪是可编程的，所以输入相应的程序后，就可以自动地对各种继电器进行自动测试、记录并打印出各种参数，如动作电流、电压，阻抗值及动作时间等，最后绘出继电器的特性曲线。本专利技术的任务用附图说明图1所示的框图来实现，图中，微计算机是整个仪器的核心部件。它的作用是存贮当前正执行的程序，中央处理器按照指令一步步进行计算并控制其它部分完成规定的任务。磁带机或磁盘机是永久存贮程序或数据的机构，键盘是计算机接受人们指令的接口。通过键盘，可以从磁盘或磁带机将预先编好的程序调入内存并开始运行，然后用“菜单”方式选择所要完成的功能及输入各种整定值，让计算机自动地去执行指定的任务。通过键盘，还可以输入并调试新的程序，待确认其正确无误后，再把它存入磁盘或磁带中，以备今后使用。显示器也是人机对话的接口，从显示屏幕，可以看到输入的命令、程序、定值和机器执行的结果，使用计算机的全屏幕编辑功能，可以方便修改原有程序。打印绘图机可以打印内存中正在开发或准备执行的程序和测试结果，也可以将测试结果用曲线或图形表示出来，便于人们分析。6块数模转换〔D/A〕芯片的作用是将计算机事先计算好并存在内存中的三相电流和三相电压的数字量转换成相应的模拟量，然后分别输送给三个电压源放大器和三个电流源放大器，以产生与整定值相符的功率较大的三相电压和三相电流，地址译码器的作用是将CPU送来的接口地址转换成控制信号，开启相应芯片的数据通道，读入数据总线送来的数据或将数据通过总线送到CPU。放大整形电路和两块计数/定时芯片的作用是完成测量频率、相位和时间的功能。下面介绍本专利技术各部分的构成1主机主机的CPU采用Z80A芯片。其时钟为3.57954兆赫。在16K的只读存贮器〔ROM〕中固化了BASIC解释程序。其中的PEEK，PORK，OUT，INP和USR等语句，使用户能方便地读写内存和输入/输出接口，在某些要求快速输入或输出数据的场合，还可以调用机器码写的程序。这一点是本专利技术能实现多功能的关键之一，本仪器的各种应用程序绝大部分都用BASIC语言，只有在个别要求实现快速处理的功能时，才调用少量机器码编的程序。这样，不需专用的开发系统，用户就能利用仪器本身，方便地编制许多为实现特定任务的专用程序。主机上装的18K随机读写存贮器〔RAM〕的地址分配是26624-28671为键盘和磁带机的缓存区;28672-30720为显示器的缓存区，从31465以上存贮用户的BASIC程序和各种变量;存贮器顶部为堆栈区。如果用户需用更大的内存，还可以将其扩展至64K。主机板上有一块M6847p芯片，用以控制CRT显示器。如果不用监示器而是用电视机作为显示屏幕，主机板上装有将视频信号转换成电视信号的调制回路。为了使用磁带录音机作外部存贮器，主机板上还有音频调制回路。2键盘采用标准ASCⅡ码通用键盘。3显示器可以采用单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由微机、计数／定时器、数模转换器和功率放大器组成的微机控制多功能继电保护测试仪，其特征是微型计算机配有必要的外部设备，它由多种为实现某特定功能，主要用高级语言编写的专用程序控制，数个数模转换电路分别推动数个高精度的电流源放大器和电压源放大器，具有输入信号处理电路的数个计数／定时器。

【技术特征摘要】
1.一种由微机、计数/定时器、数模转换器和功率放大器组成的微机控制多功能继电保护测试仪，其特征是微型计算机配有必要的外部设备，它由多种为实现某特定功能，主要用高级语言编写的专用程序控制，数个数模转换电路分别推动数个高精度的电流源放大器和电压源放大器，具有输入信号处理电路的数个计数/定时器。2.一种如权利要求1所说的微机控制多功能继电保护测试仪，其特征是主机用于计算输出电流和电压的基波和高次谐波并负责仪器的控制职能，CTR显示器既用于显示各种程序和实现全屏幕编辑功能，又显示输出量的定值和测试结果，绘图打印机用于打印各种专用程序、定值、测试结果和绘出被测保护的特性曲线，磁带机或磁盘机用于存贮各种专用程序和数据，必要时调入计算机内存以实现测试仪的某特定功能。3.一种如权利要求1或2所述的继电保护测试仪，其特征是可编程的，不需专用的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑本荣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]