一种继电保护二次回路多功能检测仪器及控制方法与流程

1.本发明属于工器具技术领域，尤其涉及一种继电保护二次回路多功能检测仪器及控制方法。


背景技术：

2.继电保护装置的调试验收及大修技改工作中，必须进行二次回路的检查测试工作，主要包括二次回路校线和绝缘检查两部分内容。校线工作是对两个装置之间所有二次回路用到的电缆缆芯首尾进行测试，确定是同一根缆芯后才可以接入端子排，否则必然会造成“误接线”的严重问题；绝缘检查工作是测量电缆的绝缘性能是否满足要求，绝缘性能不合格的电缆可能造成交直流接地等问题，影响装置的正常运行，进而可能导致继电保护及安全自动装置的不正确动作，酿成跳闸、停电的重大事故。
3.二次回路校线和绝缘检查工作是保证所有二次回路接线正确的第一道防线，是继电保护装置调试验收及大修技改工作中的关键步骤，不容许一点疏忽和遗漏，其具有工作量大、易出错、工作人员技能水平要求高的特点，因此需要耗费大量的人力和精力。当前继电保护二次回路检查测试工作作业流程如图1所示。
4.从图1可以看出，当前工作方法由于工器具功能单一，存在以下明显不足：
5.(1)当前工作方法各项流程需依次进行，需要对同根电缆使用不同工具进行反复检查测试，造成大量重复性工作；
6.(2)当前工作方法只能单根缆芯逐个校验，无法实现多根缆芯同时校验，耗时长；
7.(3)每根缆芯校验完后需要人工手动记录，耗时长。
8.鉴于以上所存在的三点不足，需要研制一种新型的继电保护二次回路多功能检测仪器来提高工作效率，强化继电保护装置及其系统的检修作业质量。
9.中国专利cn104316843a公开一种基于串联电路的二次回路校线方法及装置，属于电气调试技术领域。包括需配合使用的装置一和装置二，所述装置一的结构是：探针式验电笔一的探针端通过导线一与电源一的负极连接，该电源一的正极通过导线二经灯泡一与探针式验电笔二的探针端连接；所述装置二的结构是，探针式验电笔三的探针端通过导线三与电源二的正极连接，该电源二的负正极通过导线四经灯泡二与探针式验电笔四的探针端连接。优点是结构新颖，可准确地由电缆的一端部确定另一端部，从而提高了校线准确率和效率、降低了操作者劳动强度，克服了受环境影响的因素，进而加快了工程进度。但是也存在单根缆芯逐个校验，无法实现多根缆芯同时校验，耗时长的问题。
10.中国专利cn103018702a公开一种高压柜电流互感器二次回路线快速校对方法，采用由电池组、小灯泡和探头串联组成的校线器进行校对，拆除掉互感器二次电流侧的两接地端子、电流继电器、电流表的连接线；先对校线器进行自检，再将校线器一端接在柜前端子排的第一接线端子上，将校线器的探头分别点击端子排的第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子，产生火花的那个接线端子即是与第一接线端子属同回路；利用伏安特性测试仪分别判断确认出互感器二次侧的保护回路和测量回路。本发明利用在电路断开的瞬间
会产生火花现象，来快速准确判断电流互感器两组二次回路接线是否正确，免除了调试时需要拆、接电流互感器二次线的繁琐工作，在高压柜调试时达到高效、准确的效果。但是也存在单根缆芯逐个校验，无法实现多根缆芯同时校验，耗时长的问题。


技术实现要素：

11.本发明提供一种具有多回路批量检测功能、绝缘检查与二次回路校线功能和检测结果及数据自动打印功能的继电保护二次回路多功能检测仪器及控制方法。
12.本发明的技术方案：
13.一种继电保护二次回路多功能检测仪器，包括主机和从机，所述主机和从机之间接入待测缆芯；
14.所述主机包括处理器单元，所述处理器单元与显示器单元通讯连接，负责完成各类信息的输出、显示；所述处理器单元与人机模口单元连接，人机接口单元完成鼠标及键盘等参数的输入读取功能，与处理器单元进行串口通讯；所述处理器单元与打印机单元进行串口通讯，负责发送通断结果、绝缘结果及具体数据；所述处理器单元的i/o口与16路开关阵列芯片的驱动口相连接，负责驱动开关阵列实现各类控制功能；所述主机还包括主机接线单元，所述主机接线单元另一端接入16路开关阵列，所述主机接线单元另一端接入外回路的待测缆芯，缆芯两头分别接入主机和从机接线单元。
15.优选的，所述主机还包括绝缘检查单元、校线信号采集单元和主机语音通讯单元；
16.所述绝缘检查单元经直流高压发生器提供绝缘检查时的直流1000v、500v直流电源，由处理器单元控制16路开关阵列分时加到16路测量线路中，并将采集到的绝缘电阻信息发送到处理器单元；
17.所述校线信号采集单元输入端口与接线单元连接，输出端口与处理器单元通讯，将接收到的信号发送到处理器单元判断通断；
18.所述主机语音通信单元采用异步串行通信方式，通过处理器单元的软件编程实现，硬件部分包括前级放大器、滤波器、数据采样、d/a转换和功率放大模块；使用差分放大电路作为前级放大器，最大限度减少外界电磁干扰；采用二阶巴特沃兹滤波器进行滤波，满足不同频率的语音信号滤波需求；采用dac0800芯片和lm386芯片实现d/a转换和功率放大功能；设置语音采样频率7500khz，波特率345600hz。优选的，校线信号发生单元基于cmos 555定时器进行设计，其占空比调节范围为：mind＝8.3％；maxd＝91.7％，方波频率约为1khz，其具有低功耗、输入阻抗高等优点；通过555定时器改变阈值电压值，输出高电平和低电平，产生方波。占空比指正脉冲持续时间与脉冲总周期的比值，电路vcc通电。
19.优选的，所述从机包括从机接线单元、从机语音通信单元和校线信号发生单元；
20.从机接线单元接入从机语音通信单元和校线信号发生单元；
21.所述校线信号发生单元输出端口与从机接线单元连接，产生占空比不同的16组信号，分别加入16根缆芯；
22.所述从机语音通信单元与主机语音通信单元结构和原理相同。
23.优选的，还包括主机电源单元和从机电源单元，所述主机电源单元为主电路系统提供5v的工作电源，所述从机电源单元为从机提供5v的工作电源。
24.一种用继电保护二次回路多功能检测仪器的控制方法，其特征在于，包括以下步
骤：所述主机采取高性能单片机进行控制，通过程序编制相应的控制算法，实现其功能，从机辅助检测。
25.优选的，所述主机上设置有16根测试线接线端子排，一根电缆所有缆芯同时接入，进行测试；
26.采用两组16路开关阵列，一组用于将绝缘检测直流高压分时加到16路测量线路中，一组用于选取主机与从机间语音通话的联通线。
27.优选的，1000v或500v的直流高压输出，对所接缆芯进行绝缘检测，人工设定绝缘电阻合格值，依据内部算法跟实际值进行比对，输出检测结果。
28.优选的，从机产生占空比不同的16组信号，分别加入16根缆芯中，主机侧接收并发送到处理器单元判断通断，控制液晶屏显示校线结果；人机接口及其它指示信息采用触摸液晶显示屏，最大程度的提高自动控制与灵活操作。
29.优选的，usb串口，对仪器的数据信息读取、软件系统升级及装置调试；具备即时打印功能，通过受处理器控制的微型打印机实现，将缆芯编号、通断结果、绝缘结果及数值等信息自动整合并打印。
30.优选的，提供语音通话功能，通过被测线路进行通讯；语音通话为半双工工作，按下通话按键可以给对方发送语音；校线后主机可通过处理器单元判断哪根线同副机联通，并控制开关阵列，使该线成为主从机语音通话单元的联通线。
31.本发明的有益效果：
32.(1)多回路批量检测功能：本发明所研制仪器最多可同时接入16根电缆缆芯，对其进行二次回路校线和绝缘检查工作，具备多二次回路对象的电缆缆芯开展检查测试的能力；
33.(2)绝缘检查与二次回路校线功能：本发明所研制仪器可实现对二次回路缆芯校对及绝缘性能的同时检测，这样对一根缆芯只需使用一种工具检测一次即可，避免了大量的重复性工作，优化了传统作业工序，大幅提升作业效率；
34.(3)检测结果及数据自动打印功能：在每一轮检测工作完成后，将缆芯编号、通断结果、绝缘数值自动整理并打印，可手动选择是否打印，打印过程与检测过程完全独立，可同时进行，取代人工记录。
附图说明
35.图1为当前继电保护二次回路检查测试工作作业流程图；
36.图2为本发明硬件结构原理图；
37.图3为本发明的校线信号发生单元结构原理图；
38.图4为本发明绝缘检查单元结构原理图；
39.图5为本发明主程序流程图；
40.图6为本发明绝缘检查功能流程图；
41.图7为本发明二次回路校线功能流程图。
具体实施方式
42.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
44.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
46.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
47.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
48.实施例1
49.如图1-7所示，一种继电保护二次回路多功能检测仪器，包括主机和从机，所述主机和从机之间接入待测缆芯；
50.所述主机包括处理器单元，所述处理器单元与显示器单元通讯连接，负责完成各类信息的输出、显示；所述处理器单元与人机模口单元连接，人机接口单元完成鼠标及键盘等参数的输入读取功能，与处理器单元进行串口通讯；所述处理器单元与打印机单元进行串口通讯，负责发送通断结果、绝缘结果及具体数据；所述处理器单元的i/o口与16路开关
阵列芯片的驱动口相连接，负责驱动开关阵列实现各类控制功能；所述主机还包括主机接线单元，所述主机接线单元另一端接入16路开关阵列，所述主机接线单元另一端接入外回路的待测缆芯，缆芯两头分别接入主机和从机接线单元。
51.优选的，所述主机还包括绝缘检查单元、校线信号采集单元和主机语音通讯单元；
52.所述绝缘检查单元经直流高压发生器提供绝缘检查时的直流1000v、500v直流电源，由处理器单元控制16路开关阵列分时加到16路测量线路中，并将采集到的绝缘电阻信息发送到处理器单元；
53.所述校线信号采集单元输入端口与接线单元连接，输出端口与处理器单元通讯，将接收到的信号发送到处理器单元判断通断；
54.所述主机语音通信单元采用异步串行通信方式，通过处理器单元的软件编程实现，硬件部分包括前级放大器、滤波器、数据采样、d/a转换和功率放大模块；使用差分放大电路作为前级放大器，最大限度减少外界电磁干扰；采用二阶巴特沃兹滤波器进行滤波，满足不同频率的语音信号滤波需求；采用dac0800芯片和lm386芯片实现d/a转换和功率放大功能；设置语音采样频率7500khz，波特率345600hz。优选的，校线信号发生单元基于cmos 555定时器进行设计，其占空比调节范围为：mind＝8.3％；maxd＝91.7％，方波频率约为1khz，其具有低功耗、输入阻抗高等优点；通过555定时器改变阈值电压值，输出高电平和低电平，产生方波。占空比指正脉冲持续时间与脉冲总周期的比值，电路vcc通电。
55.校线信号发生单元基于cmos 555定时器进行设计，其占空比调节范围为：mind＝8.3％；maxd＝91.7％。方波频率约为1khz，其具有低功耗、输入阻抗高等优点。通过555定时器改变阈值电压值，输出高电平和低电平，产生方波。占空比指正脉冲持续时间与脉冲总周期的比值，电路vcc通电，振荡器起振，图中c1、c2、r1、r2、r3作为振荡器的定时元件，通过调节滑动变阻器r1的阻值控制电容器充放电时间，即可控制输出高低电平的时间，从而达到生成不同占空比方波的目的。
56.优选的，所述从机包括从机接线单元、从机语音通信单元和校线信号发生单元；
57.从机接线单元接入从机语音通信单元和校线信号发生单元；
58.所述校线信号发生单元输出端口与从机接线单元连接，产生占空比不同的16组信号，分别加入16根缆芯；
59.所述从机语音通信单元与主机语音通信单元结构和原理相同。
60.优选的，还包括主机电源单元和从机电源单元，所述主机电源单元为主电路系统提供5v的工作电源，所述从机电源单元为从机提供5v的工作电源。
61.一种用继电保护二次回路多功能检测仪器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：所述主机采取高性能单片机进行控制，通过程序编制相应的控制算法，实现其功能，从机辅助检测。
62.优选的，所述主机上设置有16根测试线接线端子排，一根电缆所有缆芯同时接入，进行测试；
63.采用两组16路开关阵列，一组用于将绝缘检测直流高压分时加到16路测量线路中，一组用于选取主机与从机间语音通话的联通线。
64.优选的，1000v或500v的直流高压输出，对所接缆芯进行绝缘检测，人工设定绝缘电阻合格值，依据内部算法跟实际值进行比对，输出检测结果。
65.优选的，从机产生占空比不同的16组信号，分别加入16根缆芯中，主机侧接收并发送到处理器单元判断通断，控制液晶屏显示校线结果；人机接口及其它指示信息采用触摸液晶显示屏，最大程度的提高自动控制与灵活操作。
66.优选的，usb串口，对仪器的数据信息读取、软件系统升级及装置调试；具备即时打印功能，通过受处理器控制的微型打印机实现，将缆芯编号、通断结果、绝缘结果及数值等信息自动整合并打印。
67.优选的，提供语音通话功能，通过被测线路进行通讯；语音通话为半双工工作，按下通话按键可以给对方发送语音；校线后主机可通过处理器单元判断哪根线同副机联通，并控制开关阵列，使该线成为主从机语音通话单元的联通线。
68.实施例2
69.如图4绝缘检查单元结构原理图所示，为保证绝缘检查精度，采用惠斯登电桥法设计测量回路。图中r
x
为待测缆芯的绝缘电阻，r1、r2分压后会产生跟踪电源电压变化的基准比较电压，从而达到抵消电源波动，提高测量精度的目的。当没有接入待测缆芯时，spst1、spst2打开，该电路可以做为调试时候校准所用。当有待测缆芯接入时，op497的采样电压u1为：
[0070][0071]
上式中，u0为绝缘测试的直流高压，将上式整理后得：
[0072][0073]
上式中，精密电阻rs、r1、r2和测试高压u0的数值都是已知量，因此，只要精确测量出采样电压u1的大小，就能够计算得出待测缆芯绝缘电阻r
x
的值。
[0074]
实施例3
[0075]
如图5本发明主程序流程图所示，装置通电后，过往测试数据清零，选择是否读取已存储的人工设定参数，选择是可继续进行，选择否可新添加人工设定参数或退出系统，读取人工设定参数后，选择要进行的操作：操作一为绝缘检查功能，选择后跳往中断1；操作二为二次回路校线功能，选择后跳往中断2；操作三为打印功能，选择后可打印装置软件版本等基本参数，以及人工设定参数。
[0076]
实施例4
[0077]
如图6绝缘检查功能流程图所示，选择绝缘检查功能后进入中断1，可二次确认是否选择使用绝缘检查功能，选择是可继续操作，选择否跳回到功能选择界面。选择是，且待测缆芯已接入，可点击确认检查，装置会检测出待测缆芯绝缘电阻并自动与人工设置的基准值(合格线)比对，若待测缆芯绝缘电阻全部合格，会在屏幕中显示具体数值及测试结果，若存在绝缘电阻不合格的缆芯，装置会自动判断不合格缆芯编号，并在屏幕中显示具体数值及测试结果。最后可以选择是否将结果进行打印。
[0078]
实施例5
[0079]
如图7二次回路校线功能流程图所示，选择二次回路校线功能后进入中断2，可二
次确认是否选择使用二次回路校线功能，选择是可继续操作，选择否跳回到功能选择界面。选择是，且待测缆芯已接入，可点击确定校线，装置会根据从机发生的校线信号在主机中的接收情况判断待测缆芯的通断，若校线信号全部被主机所接收到，没有发生重复、遗漏的情况，则在屏幕上显示各端口的对应关系；若主机从不同接口重复收到某一信号，则说明这几个接口的缆芯发生短路，装置判断后在屏幕上显示；若主机没有收到全部信号且没有重复信号，则说明必定有缆芯没有导通，装置将自动判断未收到信号的接口，在屏幕上显示。最后可以选择是否将结果进行打印。
[0080]
本发明多回路批量检测功能：本发明所研制仪器最多可同时接入16根电缆缆芯，对其进行二次回路校线和绝缘检查工作，具备多二次回路对象的电缆缆芯开展检查测试的能力；
[0081]
本发明绝缘检查与二次回路校线功能：本发明所研制仪器可实现对二次回路缆芯校对及绝缘性能的同时检测，这样对一根缆芯只需使用一种工具检测一次即可，避免了大量的重复性工作，优化了传统作业工序，大幅提升作业效率；
[0082]
本发明检测结果及数据自动打印功能：在每一轮检测工作完成后，将缆芯编号、通断结果、绝缘数值自动整理并打印，可手动选择是否打印，打印过程与检测过程完全独立，可同时进行，取代人工记录。