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专利名称：继电保护跳闸矩阵测试系统的制作方法
技术领域：
本发明主要应用于电力系统继电保护领域，主要应用在变压器保护、母差保护、失灵保护等一些跳闸出口较多的保护装置的出口逻辑检测。
背景技术：
在电力系统继电保护领域中，快速、准确的切除各种故障是电力系统的安全稳定运行的重要保障。对于一些跳闸出口较复杂的保护装置，如变压器保护、母差保护、失灵保护等，在调试的时候需要针对跳闸出口回路做大量的工作，针对此类出口较复杂的保护装置，继电保护调试工作中普遍采用的方法是利用万用表是测试出口端子的通断，尤其是在变压器保护出口跳闸矩阵的测试中，最多的测试次数可达一两百次，不仅需要时间，而且稍不注意就容易出错。因此，传统的测试方法存在效率低下、试验结果不直观的严重问题。
目前已有一种主变跳闸矩阵检验装置，可以一次性测试大量出口，大大提高了工作效率，但仍然存在很大的不足之处。主变跳闸矩阵检验装置，主要靠硬件实现跳闸矩阵的检测，容易因硬件误差造成测试结果误差，甚至可能造成测试结果不正确。

发明内容
本发明的目的在于针对目前对此类保护跳闸出口矩阵测试工作中存在的问题，本发明提供了一种有效地解决方案，一次接线便可直接将每种保护的所需校验的出口逻辑直观的展示出来。本发明所采用的技术方案是
继电保护跳闸矩阵测试系统，所述继电保护测试仪的交流量输出端连接保护装置的交流量输入端，所述继电保护跳闸矩阵测试系统包括PLC、动作指示灯和人机界面；
PLC通过工作开关接口连接继电保护测试仪的故障脉冲输出端，继电保护测试仪向PLC发出故障脉冲信号；
PLC上设置有若干个用于采集开关动作情况的输入接口和若干个用于指示开关动作情况的输出接口、两者的数量相同，每个用于采集开关动作情况的输入接口连接保护装置的一个跳闸出口、每个用于指示开关动作情况的输出接口连接一盏动作指示灯，动作指示灯与保护装置的跳闸出口一一对应、且硬件编号相同；
PLC内部存储有程序、执行程序的逻辑运算指令，通过上述用于采集开关动作情况的输入接口接收保护装置的跳闸出口接点的动作信号，如果跳闸出口接点动作、则通过用于指示开关动作情况的输出接口向动作指示灯发出点亮信号；
PLC通过通信串口连接人机界面，设定和修改上述PLC内部程序的参数、同时显示PLC内部程序执行后的结果。所述PLC上设置有试灯开关、PLC内部存储有试灯程序，试灯开关闭合后，PLC通过用于指示开关动作情况的输出接口向所有动作指示灯发出点亮信号，测试动作指示灯的硬件系统。
所述PLC内部存储有为保护装置的跳闸出口和动作指示灯设置编号的程序，PLC通过人机界面输入上述各路开关编号，人机界面通过串口将数据传输至PLC闪存。所述PLC内部存储有继电保护跳闸矩阵测试软件，通过人机界面启动软件
首先，工作开关接口判断继电保护测试仪的工作状态，继电保护测试仪发出故障脉冲
则进入下一步程序，否则返回上一步；
其次，PLC向内部计时器发出工作信号、开始计时，并将计时状态显示在人机界面上；然后，根据每组对应的用于采集开关动作情况的输入接口和用于指示开关动作情况的输出接口的硬件编号顺序，依次对保护装置的跳闸出口接点进行测试，如果跳闸出口接点动作、则驱动对应的动作指示灯点亮，并将测试结果显示在人机界面上。所述PLC上设置有复归开关、内部存储有复归软件，复归开关闭合后，PLC通过用于指示开关动作情况的输出接口向所有动作指示灯发出熄灭信号，人机界面返回初始状 态。所述人机界面是通过触摸屏输入输出的装置。本发明所产生的有益效果是
本发明的继电保护跳闸矩阵测试系统，将保护装置的所有跳闸出口回路接入该测试系统上，只需要模拟各种故障，便可在指示灯和触摸屏上直观的显示各出口的动作情况及动作时间，简化了调试过程，缩短了调试时间，提高了现场工作效率。本发明的继电保护跳闸矩阵测试系统，不仅能记录各出口的动作情况，还能记录动作出口的相对时间(动作时间精确到lrns)，甚至还能预设每一路出口对应的开关编号，每次实验后在触摸屏上便能直接的显示各开关的动作情况、动作时间。使用该测试系统后，只需一次性接线，每种保护只需进行一次模拟故障实验，便可将该故障下各开关动作情况及动作时间直观的展示出来。本发明的功能与目前已有的主变跳闸矩阵检验装置的功能比较类似，但是存在不同之处，且功能更为丰富。第一，主变跳闸矩阵检验装置，主要靠硬件实现跳闸矩阵的检测，容易因硬件误差造成测试结果误差，甚至可能造成测试结果不正确；而本发明主要的功能由软件实现，利用功能强大的可编程逻辑控制器完成各种更为丰富的功能，装置自检能力强，且硬件接口丰富，功能扩展性强。第二，本发明配备了友好的人机界面，可以在触摸屏上设置测试系统所接对应出口的开关编号，使结果更加直观，例如故障时的各开关跳闸逻辑(包括是否跳闸及跳闸时间)能在触摸屏上很直观的显示出来，甚至可以扩展打印报告功能。第三，装置配备的跳闸出口指示灯，则能在每次测试时指示各个出口状态(带保持)，对于一些只需要测试出口是否动作的场合，则可以更方便的查看出口指示灯，为了防止因硬件损坏造成误判断，本发明还设置了试灯程序，用于检测跳闸出口指示灯硬件装置的正确性。


图I是本发明继电保护跳闸矩阵测试系统的硬件原理示意 图2是本发明继电保护跳闸矩阵测试系统的程序流程示意图。
具体实施例方式如图1、2所示，本发明提供了一种继电保护跳闸矩阵测试系统，继电保护测试仪的交流量输出端连接保护装置的交流量输入端。下面以硬件装置和软件方法分别说明本发明的具体技术方案
(一)硬件装置
本发明的继电保护跳闸矩阵测试系统包括PLC、动作指示灯和人机界面，硬件连接十分简单，基本框图如图I所示。PLC上设置有若干个开关量输入接口和若干个开关量输出接口，其中有一个工作开关接口连接继电保护测试仪的故障脉冲输出端，继电保护测试仪向PLC发出故障脉冲信号。有若干个用于采集开关动作情况的输入接口和若干个用于指示开关动作情况的输出接口，两者的数量相同，每一个用于采集开关动作情况的输入接口连接保护装置的一个跳闸出口、每一个用于指示开关动作情况的输出接口连接一盏动作指示灯，动作指示灯与保护装置的跳闸出口一一对应、且其硬件编号相同。另外，还有三个开关量输入接口，分别用于启动计时、复归和试灯，称之为计时开关、复归开关和试灯开关。
PLC内部存储有程序、执行程序的逻辑运算指令，能完成各种逻辑功能，包括试灯程序、开关编号输入程序、测试程序、复归程序等。PLC内部程序通过上述用于采集开关动作情况的输入接口接收保护装置的跳闸出口接点的动作信号，如果跳闸出口接点动作、则通过用于指示开关动作情况的输出接口向动作指示灯发出点亮信号，同时，在人机界面上显示该路开关的动作情况及动作时间。PLC通过通信串口连接人机界面，设定和修改上述PLC内部程序的参数、同时显示PLC内部程序执行后的结果。本具体实施方式
中，人机界面是通过触摸屏输入输出的装置。PLC装置与触摸屏输入输出装置之间通过串口传递数据，触摸屏输入输出装置完成开关编号设置(通过串口传输至PLC闪存中，掉电不丢数据)、并显示动作结果功能。另外上述所有的PLC开关量输入接口(即工作开关接口、用于采集开关动作情况的输入接口等)用于采集故障计时接点、复归信号、试灯信号及保护装置开出的各路跳闸出口接点，开入量电源为24V。上述PLC开关量输出接口(即用于指示开关动作情况的输出接口)用于点亮各路跳闸出口指示LED灯，所接电源为24V。(二)软件方法
本发明的所有功能都是通过程序实现，核心技术为PLC内部程序、并通过触摸屏输入输出装置设定和修改上述PLC内部程序的参数、同时显示PLC内部程序执行后的结果。PLC上设置有试灯开关、PLC内部存储有试灯程序，试灯开关闭合后，PLC通过用于指示开关动作情况的输出接口向所有动作指示灯发出点亮信号，测试动作指示灯的硬件系统是否正常。PLC内部存储有为保护装置的跳闸出口和动作指示灯设置编号的程序，通过触摸屏输入各路开关编号，触摸屏通过串口将数据传输至PLC闪存，以实现掉电数据不丢失。PLC内部存储有继电保护跳闸矩阵测试软件，此为本发明的关键技术，通过人机界面启动软件后
首先，工作开关接口判断继电保护测试仪的工作状态，继电保护测试仪发出故障脉冲、则进入下一步程序，否则返回上一步；
其次，PLC向内部计时器发出工作信号、开始计时，并将计时状态显示在人机界面上； 然后，根据每组对应的用于采集开关动作情况的输入接口和用于指示开关动作情况的输出接口的的硬件编号顺序，依次对保护装置的跳闸出口接点进行测试，如果跳闸出口接点动作、则驱动对应的动作指示灯点亮，并将测试结果(包括动作情况及相对动作时间)显示在人机界面上。PLC上设置有复归开关、内部存储有复归软件，复归开关闭合后，PLC通过用于指示开关动作情况的输出接口向所有动作指示灯发出熄灭信号，人机界面返回初始状态。本发明对继电保护跳闸矩阵测试的过程是通过以下步骤实现的，如图2的软件流程图所示
1.接线将继电保护测试仪的开出接点接入跳闸矩阵测试系统(模拟故障时需将此接点开出接通以便启动跳闸矩阵测试系统计时)；再将保护装置所有需要测试的跳闸出口接点接入跳闸矩阵测试系统；
2.开机开机进入欢迎界面，同时显示当前时间，点击“进入系统”切换到测试界面；
3.设置开关编号当前显示的各路开关编号默认为上一次试验时的开关编号(数据保存在PLC的FLASH芯片中，掉电不消失)，如无需更改可直接进行试验，若需要更改点击“设置”按钮便可重设需要改变的开关编号；
4.试灯为了避免发光二极管损坏，导致对跳闸矩阵错误判断，需要在试验前对装置的硬件指示回路进行测试。具体方法为按下触摸屏下方的试灯按钮，所有跳闸出口指示二极管应亮，松开后，所有指示二极管熄灭。5.跳闸矩阵测试投入保护屏上跳闸出口压板，用继电保护测试仪模拟故障。保护动作后，便可在触摸屏上得到各开关的动作情况及动作时间。记录试验结果后，按“复归”按钮清除数据，便可进入下一次试验。
权利要求
1.继电保护跳闸矩阵测试系统，所述继电保护测试仪的交流量输出端连接保护装置的交流量输入端，其特征在于所述继电保护跳闸矩阵测试系统包括PLC、动作指示灯和人机界面； PLC通过工作开关接口连接继电保护测试仪的故障脉冲输出端，继电保护测试仪向PLC发出故障脉冲信号； PLC上设置有若干个用于采集开关动作情况的输入接口和若干个用于指示开关动作情况的输出接口、两者的数量相同，每个用于采集开关动作情况的输入接口连接保护装置的一个跳闸出口、每个用于指示开关动作情况的输出接口连接一盏动作指示灯，动作指示灯与保护装置的跳闸出口一一对应、且硬件编号相同； PLC内部存储有程序、执行程序的逻辑运算指令，通过上述用于采集开关动作情况的输入接口接收保护装置的跳闸出口接点的动作信号，如果跳闸出口接点动作、则通过用于指示开关动作情况的输出接口向动作指示灯发出点亮信号； PLC通过通信串口连接人机界面，设定和修改上述PLC内部程序的参数、同时显示PLC内部程序执行后的结果。
2.根据权利要求I所述的继电保护跳闸矩阵测试系统，其特征在于所述PLC上设置有试灯开关、PLC内部存储有试灯程序，试灯开关闭合后，PLC通过用于指示开关动作情况的输出接口向所有动作指示灯发出点亮信号，测试动作指示灯的硬件系统。
3.根据权利要求I所述的继电保护跳闸矩阵测试系统，其特征在于所述PLC内部存储有为保护装置的跳闸出口和动作指示灯设置编号的程序，PLC通过人机界面输入上述各路开关编号，人机界面通过串口将数据传输至PLC闪存。
4.根据权利要求I或3所述的继电保护跳闸矩阵测试系统，其特征在于所述PLC内部存储有继电保护跳闸矩阵测试软件，通过人机界面启动软件 首先，工作开关接口判断继电保护测试仪的工作状态，继电保护测试仪发出故障脉冲则进入下一步程序，否则返回上一步； 其次，PLC向内部计时器发出工作信号、开始计时，并将计时状态显示在人机界面上； 然后，根据每组对应的用于采集开关动作情况的输入接口和用于指示开关动作情况的输出接口的硬件编号顺序，依次对保护装置的跳闸出口接点进行测试，如果跳闸出口接点动作、则驱动对应的动作指示灯点亮，并将测试结果显示在人机界面上。
5.根据权利要求I所述的继电保护跳闸矩阵测试系统，其特征在于所述PLC上设置有复归开关、内部存储有复归软件，复归开关闭合后，PLC通过用于指示开关动作情况的输出接口向所有动作指示灯发出熄灭信号，人机界面返回初始状态。
6.根据权利要求I所述的继电保护跳闸矩阵测试系统，其特征在于所述人机界面是通过触摸屏输入输出的装置。
全文摘要
本发明提供了继电保护跳闸矩阵测试系统，包括PLC、动作指示灯和人机界面；继电保护测试仪向PLC发出故障脉冲信号；PLC上设置有用于采集开关动作情况的输入接口、连接保护装置的跳闸出口，和用于指示开关动作情况的输出接口、连接动作指示灯，动作指示灯与跳闸出口对应、硬件编号相同；PLC内部存储有程序、程序通过用于采集开关动作情况的输入接口接收保护装置的跳闸出口接点的动作信号，如果跳闸出口接点动作、则通过用于指示开关动作情况的输出接口向动作指示灯发出点亮信号。本发明只需要模拟各种故障，便可在指示灯和触摸屏上直观的显示各出口的动作情况及动作时间，简化调试过程，缩短调试时间，提高现场工作效率，硬件接口丰富，功能扩展性强。
文档编号G01R31/00GK102928717SQ20121043803
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者蔡华, 朱林, 张翠娟, 唐纲, 王彬, 刘兆丰, 张禹 申请人:四川省电力公司德阳电业局, 国家电网公司