一种可灵活适配不同电力设备的自动检测台的制作方法

本发明涉及电力行业测试设备技术领域，特别涉及一种可灵活适配不同电力设备的自动检测台。

背景技术：

电力行业目前对电力二次继电保护设备的可靠性提出了越来越高的要求。由于电力二次设备设计复杂，大部分功能隐藏在内部实现中，因此，无法通过外部较为简单便利的方式对其进行功能检测，而是需要通过测试仪器对其进行功能检测。

目前的常规测试仪，需要人员根据图纸，逐台继电保护设备逐个端子接线，并且全程需要人员进行测试仪的操作，数据的读取、校验、匹配、参数调阅与下发等操作，不仅工作量极大，还容易出现各种失误操作，从而引起检测结果错误，设备损坏，测试仪器烧毁等结果。另外，测试过程中对人员要求素质较高，需要较高积水水平专业人员来进行，而且还需要对不同厂家的不同设备非常熟悉。

虽有部分厂家设计了自动化的检测台，但由于不同厂家不同继电保护品类设备存在外接端子接口不同，端子定义不同，内部逻辑不同，从而导致检测台通常只能对应测试自己厂家的对应指定产品，在非常测试不同的设备时，需要重新进行点表配置和参数更改，无法大面积适配测试不同厂家的不同品类产品。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种可灵活适配不同电力设备的自动检测台，旨在提高电力设备自动检测台的适用范围，提高电力设备的测试效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种可灵活适配不同电力设备的自动检测台，包括上位机控制系统、继电器保护测试仪、测试台主屏和多功能接口台，其中，所述上位机控制系统分别与所述继电器保护测试仪、测试台主屏、以及待测试电力设备连接，所述测试台主屏还与所述继电器保护测试仪、多功能接口台连接，所述多功能接口台还与所述待测试电力设备连接，所述多功能接口台采用固定台架或插头。

本发明进一步的技术方案是，所述上位机控制系统包括控制终端，与所述控制终端连接的打印机、扫码枪和交换机，所述控制终端还分别与所述继电器保护测试仪、测试台主屏、以及待测试电力设备连接。

本发明进一步的技术方案是，所述继电器保护测试仪能够输出至少三路ac0-10a交流电压、至少三路ac0-110v交流电压和一路直流电压，通过测试连接线接入所述测试台主屏。

本发明进一步的技术方案是，所述测试台主屏包括测试核心单元，所述测试核心单元与所述控制终端通讯连接，与所述继电器保护测试仪电连接，并通过并排扎线与所述多功能接口台连接。

本发明进一步的技术方案是，所述测试核心单元包括32块测试板，每块测试板的对外端子由2个22pin凤凰端子设计而成。

本发明进一步的技术方案是，每块测试板的对外端子的测试脚为与对外被测装置连接的管脚。

本发明进一步的技术方案是，每块测试板的对外端子包括引脚uac、引脚uacn、引脚iac和引脚iacn，引脚uac和引脚uacn接所述继电器保护测试仪的交流电压输出端口的a相和n相，引脚iac和引脚iacn接所述继电器保护测试仪的交流电流输出端口的a相和n相，用于给整个检测台提供交流电压。

本发明进一步的技术方案是，每块测试板的对外端子还包括引脚板件/遥信电源+和引脚板件/遥信电源+，既用于给整个测试台提供运行电源，也用于给整个测试台提供遥信的电源。

本发明进一步的技术方案是，每块测试板的对外端子包括引脚485_a和485_b，用于与所述控制终端建立485通讯连接。

本发明进一步的技术方案是，每块测试板均包括有双母线功能选择部分、测试脚出口部分、核心cpu部分、电源部分、485通讯部分、开入部分和板件硬地址部分，其中，所述双母线功能选择部分、测试脚出口部分、电源部分、485通讯部分、开入部分和板件硬地址部分均与所述核心cpu部分连接。

本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台的有益效果是：

1、解决了现有技术中批量检测电力设备时，需要人工接线，接线工作量大且容易错误；测试时需要人员全程进行检测仪器的加量、数据的校验、实验结果的记录等大工作量工作的问题；

2、解决了现有技术中接口无法灵活匹配不同厂家的设备；导致每次切换都需要更改测试台接线甚至内部板件的问题；

3、解决了现有技术中测试台的测试板件设计图不同，导致任一块损坏时，需要立即维修，不能直接使用其余空缺板件位来测试的问题；

4、解决了现有技术中配置、模板、测试逻辑，每次更换设备品牌时需要独立配置，无法直接调取配置和测试逻辑。需要人员大量的精力投入的问题；

5、解决了现有技术中测试人员需要较高技能水平，无法做到傻瓜式操作的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台较佳实施例的整体框架图；

图2是测试核心单元的结构示意图；

图3是测试板的对外端子的定义图；

图4是测试板的内部结构示意图；

图5是测量遥信挂接至母线-的继电器原理图；

图6是测量交流电压挂接至母线+和母线-的继电器原理图；

图7是出口挂接母线+或母线-的继电器原理图；

图8是核心cpu部分原理图；

图9是电源部分原理图；

图10是485通讯部分原理图；

图11是开入检测部分原理图；

图12是板件硬地址部分原理图；

图13是接口端子板示意图；

图14是端子界面示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图14所示，本发明提出一种可灵活适配不同电力设备的自动检测台，本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台较佳实施例包括上位机控制系统、继电器保护测试仪、测试台主屏和多功能接口台，其中，所述上位机控制系统分别与所述继电器保护测试仪、测试台主屏、以及待测试电力设备连接，所述测试台主屏还与所述继电器保护测试仪、多功能接口台连接，所述多功能接口台还与所述待测试电力设备连接。所述多功能接口台采用固定台架或插头。

其中，所述上位机控制系统包括控制终端，与所述控制终端连接的打印机、扫码枪和交换机，所述控制终端还分别与所述继电器保护测试仪、测试台主屏、以及待测试电力设备连接。

所述继电器保护测试仪能够输出至少三路ac0-10a交流电压、至少三路ac0-110v交流电压和一路直流电压，通过测试连接线接入所述测试台主屏。

所述测试台主屏包括测试核心单元，所述测试核心单元与所述控制终端通讯连接，与所述继电器保护测试仪电连接，并通过并排扎线与所述多功能接口台连接。

其中，所述测试核心单元包括32块测试板，每块测试板的对外端子由2个22pin凤凰端子设计而成。

每块测试板的对外端子的测试脚为与对外被测装置连接的管脚。

每块测试板的对外端子包括引脚uac、引脚uacn、引脚iac和引脚iacn，引脚uac和引脚uacn接所述继电器保护测试仪的交流电压输出端口的a相和n相，引脚iac和引脚iacn接所述继电器保护测试仪的交流电流输出端口的a相和n相，用于给整个检测台提供交流电压。

每块测试板的对外端子还包括引脚板件/遥信电源+和引脚板件/遥信电源+，既用于给整个测试台提供运行电源，也用于给整个测试台提供遥信的电源。

每块测试板的对外端子还包括引脚485_a和485_b，用于与所述控制终端建立485通讯连接。

每块测试板均包括有双母线功能选择部分、测试脚出口部分、核心cpu部分、电源部分、485通讯部分、开入部分和板件硬地址部分，其中，所述双母线功能选择部分、测试脚出口部分、电源部分、485通讯部分、开入部分和板件硬地址部分均与所述核心cpu部分连接。

以下对本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台的结构和工作原理进行详细阐述。

本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台有四个功能模块：功能块1(上位机控制系统)、功能块2(继电器保护测试仪)、功能块3(测试台主屏)和功能块4(多功能接口台)组成。

功能块1是上位机控制系统，其由1台pc、1套上位机测试软件、配套附件组成；

功能块2是继电保护测试仪器，能够对外输出高精度交流电压和电流，其自带短路保护功能；

功能块3是测试台主屏，内含测试台终端1套及配套接线；

功能块4是多功能接口台，内含电力二次行业常用的端子插头和接口。

本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台的整体设计思路如下：

功能块1是整个自动检测台的核心软件，其由配置工具、主站通讯工具、检测工具、报告生成工具等功能组件组成。

其通过网口连接交换机，与功能块2相连接，功能块1通过发送控制报文，来控制功能块2进行电气量的投入与退出、变化。

功能块1与功能块3通过串口485进行连接。功能块3由32块功能完全一致的测试板组成，每块测试板有唯一且不重复的硬件地址.通过串口485对功能块3的测试板件发送控制命令，使其按照控制命令进行对应出口的输出。

功能块1与待测设备通过网口、232口、485口进行连接，用于进行通讯。

通过功能块1对检测方案的拆分细化，形成控制逻辑，测试开始后，由功能块1发指令至功能块3，使功能块3按照指令控制内部继电器，使得出口动作。功能块3动作后，功能块1通过接收被测装置的数据，来判定被测装置对应功能是否正常。

功能块1的设计：

1台pc：内存不小于4g，硬盘不小于256g，cpu不小于inteli3处理器，带显示屏，具有不少于2个网口，6个usb口。

配套附件：打印机1台、高精度扫码枪1只、交换机1台，本实施例对各附件的型号不做限定。

上位机测试软件设计基于微软visualstudio2012平台，使用visualc#windowsformsapplication和visualc++mfc设计与开发的一款应用工具软件。c#程序，使用形象、直观、友好的界面，制作供调试台使用的配置文件；vc++程序，用于实现调试检测逻辑

整机调试台由4部分组成：

1)配置工具(c#制作)；

2)调试工具(vc++制作)；

3)通讯工具；

4)记录报表生成、录入、打印工具。

以上程序，共同完成待测装置所有端子的调试检测。

配置工具功能：提供通讯口、测试板件模板、测试端子属性、通讯模板的配置功能。

调试工具功能：提供模拟主站功能，能够与待测品建立基于国网标准101、104规约的通讯连接，用于读取和控制待测品的数据。

同时，通过私有规约，与功能块3建立链接，发送控制指定给功能块3，并读取功能块3的一些结果。

同时，通过解析配置工具完成的配置表，生成整机测试执行方案，用来推动功能块3进行后续的功能测试。

功能块2的设计：

采用继电保护测试仪，要求能够输出不少于3路交流电流(ac0-10a)、3路交流电压(ac0-110v)、1路直流电压(dc0-110v)。通过仪器测试线接入到功能块3的屏柜中。

功能块3的设计：

其由测试核心单元(简称核心单元)，屏柜，对应的扎线组成。

测试核心单元如图2所示，每台可以由32块测试板组成。

测试板设计原理如下：

测试板对外的的端子由2个22pin凤凰端子设计而成，测试板的对外端子定义图如3所示。

测试脚：用于对外与被测装置直接连接的管脚，考虑到目前被测装置单板件的端子最多为32pin，因此设计留有32pin。

引脚uac和引脚uacn：接功能块2的交流电压输出端口的a相和n相，用于给整个测试台提供高精度交流电压。

引脚iac和引脚iacn：接功能块2的交流电流输出端口的a相和n相，用于给整个测试台提供高精度交流电流。

引脚udc+和引脚udc-：接功能块2的直流电压输出端口的+和-，用于给整个测试台提供高精度直流电压。

引脚板件/遥信电源+和引脚板件/遥信电源+：既用于给整个测试台提供运行电源，也用于给整个测试台提供遥信的电源。

引脚485_a和引脚485_b：485接口，用于和功能块1建立485通讯链接。

测试板的部结构如图4所示，由双母线，双母线功能选择部分，j1～j32出口部分、核心cpu部分、电源部分、485通讯部分、开入检测部分、板件硬地址部分。

双母线功能选择部分，采用了继电器切换的方式，当需要某组功能时，通过控制继电器，将母线+和母线-分别搭接至对应功能管脚上。如当需要交流电压时，控制jd5和jd6继电器动作，将母线+挂至p2-11、母线-挂至p2-12端子上。

j1～j32选择母线部分，cpu通过发送指令，控制继电器矩阵，将相应出口的控制继电器挂至对应的母线。继电器默认挂在母线-上。如需要j1挂至母线+上，则控制j1动作。

核心cpu部分：由stm32f030芯片搭建。

电源部分：使用宽范围输入芯片，将dc24v～dv48v电源转化成dc5v，dc5v通过稳压芯片输出dc3.3v给cpu使用。

485通讯部分：使用常用485芯片构建而成。

开入检测部分：用于配合测试待测终端的开出功能设计。开入检测部分使用如图11所示电路。

板件硬地址部分：通过6*2颗电阻焊接来实现，通过焊接不同的电阻来分别接到地和电源，对cpu实现数字逻辑0和1，因此最多可以有2^6＝64个板件硬件地址。

扎线部分：将测试标准板的端子1的22个脚，和端子2的pin1～pin10分别接到ukj-2.5端子排上。其中端子2的pin11～pin22都分别并接到整柜功能母线上。

功能块4的设计：

有固定的台架和灵活插头两者之分。固定台架由支撑架，气压泵，接口端子板三部分组成；灵活插头由接口端子板，固定外壳组成。

固定台架设计方案：用于批量测试待测品，待测品可以较好放置与固定。

固定台架支撑架：45°倾斜设计，用于支撑待测品。底部槽位留有滑槽，用于固定和微调接口端子板的水平位置，以达到匹配不同待测品的板卡位置。

气压泵：使用简单的液压杆实现，用于固定、推压待测品。

接口端子板：典型设计如图13所示，板件上左半边正面孔焊接上尖头插针，右半边背面焊接线，正面用于顶碰待测品端子，背面线用于接到功能块3上。

灵活插头设计方案：用于零星测试待测品，或待测品不好固定到固定架上。

外壳：外购标准塑料壳，用于固定接口端子板。

接口端子板：同上。

本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台的测试过程如下：

上位机软件的配置：

1、根据被测设备板卡端子属性，新建/选择基础板件模板，这里常见模板有交流板，开入板，开入开出板，电源板。

2、如图14所示端子界面，根据被测设备的对应端子，双击界面上端子，进行端子测试定义改动，改动共分为3步进行：

第一步：选择被测端子属性，目前支持

<未知属性>、

<开入端子>、

<开入端子com>、

<开出端子>、

<开出端子com+>、

<开出端子com->、

<交流电压端子>、

<交流电压端子com>

<交流电流端子>

<交流电流端子com>

<交流电流端子>

<直流电压端子>

<直流电压端子com>

第二步：根据当前端子属性，选择配套的端子序号，如图14所示，假设设定端子1为ua1，其对应负端端子是un1，则在配对端子处选择端子4。

第三步：填入该端子在与主站通讯的点表中地址位。地址位仅需输入偏移量，无需输入0x4000之类的前缀。重复上述步骤，完成所有待测板卡的配置。

3、保存配置。经过crc校验后，确认配置无误。

交流电压测试过程：

测试台发送对应板件测试开始指令->对应板件回复准备就绪->测试台发送测试端子和配对端子动作指令，测试端子指令类型交流电压->对应板件控制继电器挂至对应母线上->对外端子输出交流电压->待测设备检测到交流电压->待测设备将交流电压变化信息立即传输给测试台主站工具->工具分析数据是否正确->在测试报表中登记结果。

交流电流测试和直流电压测试过程与交流电压测试基本一致，唯一区别在于发送给测试的台的测试端子指令类型变更为交流电流和直流电压：

遥信开入测试过程：

测试台发送对应板件测试开始指令->对应板件回复准备就绪->测试台发送测试端子和配对端子动作指令，测试端子指令类型遥信测试->对应板件控制继电器挂至对应母线上->对外端子输出遥信电源->待测设备检测到遥信变位->待测设备将遥信变化信息立即传输给测试台主站工具->工具分析数据是否正确->在测试报表中登记结果。

遥控测试过程：

测试台发送对应板件测试开始指令->对应板件回复准备就绪->测试台发送测试端子和配对端子动作指令，测试端子指令类型遥控测试->对应板件控制继电器挂至对应母线上->测试台发送指令给待测装置，控制待测装置出口动作->测试板件对应端子收到电压变化->测试板件分析电压变化判定是否遥控执行成功->将检测结果通知测试台->在测试报表中登记结果。

本发明可灵活适配不同电力设备的自动检测台的有益效果是：

1、解决了现有技术中批量检测电力设备时，需要人工接线，接线工作量大且容易错误；测试时需要人员全程进行检测仪器的加量、数据的校验、实验结果的记录等大工作量工作的问题；

2、解决了现有技术中接口无法灵活匹配不同厂家的设备；导致每次切换都需要更改测试台接线甚至内部板件的问题；

3、解决了现有技术中测试台的测试板件设计图不同，导致任一块损坏时，需要立即维修，不能直接使用其余空缺板件位来测试的问题；

4、解决了现有技术中配置、模板、测试逻辑，每次更换设备品牌时需要独立配置，无法直接调取配置和测试逻辑。需要人员大量的精力投入的问题；

5、解决了现有技术中测试人员需要较高技能水平，无法做到傻瓜式操作的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。