０ 引言

繼(ji)電(dian)(dian)保護(hu)裝置(zhi)測試(shi)(shi)(shi)儀(yi)通(tong)過(guo)專用(yong)(yong)的(de)通(tong)道(dao)給(gei)繼(ji)電(dian)(dian)保護(hu)裝置(zhi)傳輸(shu)電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流模(mo)擬量，完(wan)成一系(xi)列規定(ding)(ding)(ding)的(de)測試(shi)(shi)(shi)項目(mu)，可檢驗繼(ji)電(dian)(dian)保護(hu)裝置(zhi)的(de)邏輯、信號和控制等(deng)功能，是測試(shi)(shi)(shi)繼(ji)電(dian)(dian)保護(hu)裝置(zhi)功能正常與(yu)否(fou)的(de)重(zhong)要(yao)儀(yi)器。利用(yong)(yong)繼(ji)電(dian)(dian)保護(hu)測試(shi)(shi)(shi)儀(yi)輪流對每(mei)個保護(hu)裝置(zhi)串行調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)模(mo)式，越來越無法(fa)滿足(zu)調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)率、工期甚至交叉(cha)作(zuo)業(ye)場景(jing)的(de)要(yao)求(qiu)［１－３］。文獻(xian)［４］通(tong)過(guo)對電(dian)(dian)源(yuan)盤外接分布式接口的(de)改造實現(xian)了多間隔同時調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)智能柜，但(dan)在(zai)現(xian)場應用(yong)(yong)中還(huan)需將多個調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)連接至擴展接口，該設計(ji)從原理(li)上(shang)依舊(jiu)無法(fa)達到(dao)并(bing)行工作(zuo)的(de)目(mu)的(de)。文獻(xian)［５］考慮使用(yong)(yong)兩(liang)臺測試(shi)(shi)(shi)儀(yi)串聯(lian)輸(shu)出(chu)的(de)方法(fa)來應對無源(yuan)電(dian)(dian)流保護(hu)整組(zu)試(shi)(shi)(shi)驗下(xia)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)流幅度不(bu)達標的(de)問題，但(dan)過(guo)多的(de)儀(yi)器和接線會對現(xian)場工作(zuo)安全(quan)性和調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)率造成影(ying)響。文獻(xian)［６］開發了基 于Ｊ２ＭＥ 的(de)調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)輔(fu)助(zhu)軟件，實現(xian)了在(zai)手機上(shang)運行Ｊａｖａ程(cheng)序，完(wan)成定(ding)(ding)(ding)值(zhi)校驗工作(zuo)，遠程(cheng)調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)雖有效(xiao)(xiao)減小了現(xian)場空間占用(yong)(yong)，但(dan)只能執行定(ding)(ding)(ding)值(zhi)調(diao)(diao)(diao)試(shi)(shi)(shi)單項工作(zuo)，局限性較大且穩定(ding)(ding)(ding)性不(bu)高。

本文研制一種繼(ji)(ji)電(dian)(dian)保護測(ce)試儀(yi)輸(shu)出擴展(zhan)裝(zhuang)置，將繼(ji)(ji)電(dian)(dian)保護測(ce)試儀(yi)輸(shu)出的(de)電(dian)(dian)氣(qi)量(liang)通過分壓、分流的(de)方式(shi)擴展(zhan)為多(duo)(duo)路(lu)電(dian)(dian)壓、多(duo)(duo)路(lu)電(dian)(dian)流。繼(ji)(ji)電(dian)(dian)保護測(ce)試儀(yi)連(lian)接該擴展(zhan)裝(zhuang)置，再通過多(duo)(duo)個(ge)電(dian)(dian)壓電(dian)(dian)流輸(shu)出接口擴展(zhan)連(lian)接至多(duo)(duo)臺保護裝(zhuang)置，解決了(le)原有 “一對一 ”串(chuan)行(xing)(xing)調試面臨(lin)的(de)重復(fu)接線、搬運困難等問 題， 實 現 了(le) “一 對 多(duo)(duo) ”的(de) 并 行(xing)(xing) 調 試， 提(ti) 高(gao) 了(le) 調 試效率(lv)。

１ 保護間隔二次作業(ye)現(xian)狀分析

保(bao)護間隔二次作(zuo)業重要工作(zuo)內(nei)容為(wei)繼電(dian)(dian)保(bao)護裝(zhuang)置(zhi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)工作(zuo)［７－８］。繼電(dian)(dian)保(bao)護裝(zhuang)置(zhi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)步驟(zou)分別為(wei)接線(xian)(xian)、計 算(suan)、輸入加量、分析結果和拆線(xian)(xian)。通過(guo)現場(chang)調(diao)研(yan)，某地區６座變電(dian)(dian)站在(zai)檢修期間繼電(dian)(dian)保(bao)護裝(zhuang)置(zhi) 測(ce)(ce)試(shi)(shi)各過(guo)程(cheng)用時占比見表１。

由表１可得，輸(shu)入(ru)加量時(shi)間在(zai)繼電保護(hu)(hu)裝置測(ce)(ce)試時(shi)間中占(zhan)比*大(da)，而在(zai)實際工(gong)作中，接線、計算、分析、拆線過程(cheng)(cheng)精益化程(cheng)(cheng)度較高且難以縮短用時(shi)，因此(ci)提(ti)升保護(hu)(hu)間隔二次作業效率(lv)需減少(shao)測(ce)(ce)試過程(cheng)(cheng)中輸(shu)入(ru)加量時(shi)間。

由于繼(ji)(ji)(ji)電(dian)保(bao)(bao)護測試儀只(zhi)有一組電(dian)壓輸出(chu)出(chu)口和一組電(dian)流(liu)輸出(chu)出(chu)口，因此在調(diao)試過程中只(zhi)能對一臺(tai)保(bao)(bao)護裝(zhuang)(zhuang)置進行輸入(ru)加量［９］。在多保(bao)(bao)護間(jian)(jian)隔作(zuo)業的(de)場景中，需頻繁地拆、接線以完成對多個保(bao)(bao)護裝(zhuang)(zhuang)置的(de)測試，增加了作(zuo)業時間(jian)(jian)。另(ling)一方面，根據繼(ji)(ji)(ji)電(dian)保(bao)(bao)護雙(shuang)(shuang)重(zhong)化及變電(dian)站典型設計要求，站內(nei)存在大量雙(shuang)(shuang)重(zhong)化和同(tong)型號(hao)的(de)繼(ji)(ji)(ji)電(dian)保(bao)(bao)護裝(zhuang)(zhuang)置［１０］，在完成**臺(tai)設備調(diao)試后(hou)，調(diao)試其他(ta)同(tong)型號(hao)的(de)設備可看作(zuo)是重(zhong)復性工作(zuo)。

對于該(gai)現象，通常的解決(jue)方法為增加(jia)多臺繼(ji)電(dian)保護(hu)測試(shi)儀，并需多人(ren)同(tong)時(shi)進行(xing)調試(shi)。但(dan)是該(gai)方法增加(jia)了間隔作業(ye)的人(ren)員(yuan)數量，過多調試(shi)儀及其連(lian)接(jie)線增加(jia)了現場的雜亂程度，易導致發生事故傷害等危(wei)險。為此，本(ben)文針對因(yin)頻繁拆、接(jie)線，重復調試(shi)等造成作業(ye)效率較低的問題，研制了一(yi)種可擴展(zhan)裝置(zhi)(zhi)，可實(shi)現對多臺繼(ji)電(dian)保護(hu)裝置(zhi)(zhi)進行(xing)一(yi)次(ci)性輸(shu)入加(jia)量，縮(suo)短繼(ji)電(dian)保護(hu)裝置(zhi)(zhi)測試(shi)工期，避(bi)免人(ren)員(yuan)設(she)備增加(jia)、接(jie)線雜亂、安全風險高等弊端(duan)。

２ 輸出擴展裝(zhuang)置原理

輸出擴(kuo)展裝置的核心是對繼電保(bao)護測試(shi)儀的電流(liu)和電壓(ya)實現分接擴(kuo)展輸出，分為電壓(ya)分接單元和電流(liu)分接單元部分。

２．１ 電(dian)壓分接單元

電(dian)壓(ya)(ya)分(fen)接(jie)單元主要是(shi)擴展電(dian)壓(ya)(ya)回路，實現各相電(dian)壓(ya)(ya)并輸出功能。綜(zong)合考慮變電(dian)站(zhan)間(jian)隔數(shu)量及變電(dian)站(zhan)內繼電(dian)保護室(shi)內每排繼電(dian)保護裝(zhuang)置的(de)數(shu)量，設計電(dian)壓(ya)(ya)分(fen)解單元包含６條電(dian)壓(ya)(ya)輸出支路，如圖１所示(shi)。

為節省現(xian)場校驗人員(yuan)量取(qu)接(jie)線端口處(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的步驟，在各輸入輸出接(jie)口設計電(dian)(dian)壓(ya)(ya)指(zhi)(zhi)示模塊，直觀(guan)顯示各接(jie)口處(chu)的電(dian)(dian) 壓(ya)(ya) 幅 值。 電(dian)(dian)壓(ya)(ya)指(zhi)(zhi)示模塊可實現(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)采集和顯示功能(neng)。

為了 確 保 采 樣(yang) 電 壓(ya) 值 與(yu) 輸(shu) 出 負 載 電 壓(ya)值互(hu)不影響［１１］，利用 ＺＨＰＴ１０７ 型電壓(ya)互(hu)感(gan)器將接口(kou)(kou)處(chu) 感(gan)應到的電壓(ya)線性等比 例(li) 轉(zhuan) 換(huan) 為０～５Ｖ 電 壓(ya) 值，再 經 ＳＴＭ３２微處(chu)理的 ＡＤ 采樣(yang)模(mo)塊采樣(yang)保持后(hou)輸(shu)入(ru)至(zhi) ＳＴＭ３２ 的 Ｉ／Ｏ口(kou)(kou)，轉(zhuan)換(huan) 出 原 始(shi) 電 壓(ya) 值 后(hou)， 通過并行口(kou)(kou)輸(shu)入(ru) ＬＣＤ１２８６４液晶屏顯示。

上述電壓分接回路(lu)僅以 Ａ 相(xiang)為示例進行說明(ming)，Ｂ相(xiang)、Ｃ相(xiang)、Ｌ、Ｎ 與 Ａ 相(xiang)一致，不再贅述。

２．２ 電(dian)流分接(jie)單元

電(dian)流分接單元(yuan)主要是(shi)擴展電(dian)流回路(lu)，實現(xian)各相(xiang)電(dian)流并聯分流輸出功能。同(tong)理(li)，設計電(dian)流分解單元(yuan)包含６條電(dian)流輸出支路(lu)，如圖２所(suo)示。

由于各支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)負載無(wu)法(fa)完(wan)全一致，因此經(jing)銅排分接后的各支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流大(da)小將有所差異。在電(dian)(dian)流回路(lu)(lu)的每(mei)條支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)串聯接入可變(bian)的線性可調(diao)電(dian)(dian)阻ＲＡｉ、電(dian)(dian)感匹配模(mo)塊ＬＡｉ，在誤差允(yun)許范圍內，不改變(bian)支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)負載相(xiang)位(wei)的前(qian)提下，靈(ling)活改變(bian)各支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)電(dian)(dian)阻值(zhi)和(he)電(dian)(dian)感值(zhi)，實現各支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流相(xiang)同。調(diao)整前(qian)需先測量得到各支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)的阻抗(kang)值(zhi)。

以單條負(fu)載(zai)支(zhi)路(lu)(lu)為(wei)例，負(fu)載(zai)由(you)電阻(zu)Ｒ 和電感(gan)Ｌ 構成(cheng)。當(dang)流入負(fu)載(zai)的交流電源頻率為(wei)ｆ１，在銅排(pai)上通過電壓互(hu)感(gan)器測(ce)得有效值 為(wei)Ｕ１時，在支(zhi)路(lu)(lu)上通過電流傳感(gan)器測(ce)得支(zhi)路(lu)(lu)電流為(wei)Ｉ１；當(dang)流入負(fu)載(zai)的交流電源頻率為(wei)ｆ２，測(ce)得電壓有效值為(wei)Ｕ２時，測(ce)得支(zhi)路(lu)(lu)電流為(wei)Ｉ２。繼電保護(hu)測(ce)試儀具

備輸出不同(tong)頻率電源(yuan)的(de)功能(neng)，故(gu)能(neng)較方便得到頻率為(wei)ｆ１和ｆ２的(de)電源(yuan)。電阻Ｒ 和電感Ｌ 計算式為(wei)：

Ｌ ＝ １２Ｕ１（ ） Ｉ１２－ Ｕ２（ ） Ｉ２２ｆ２槡 １ －ｆ２２（１）

Ｒ ＝ Ｕ１（ ） Ｉ１２槡 － （２πｆ１Ｌ）２ （２）

測量計算得到的各支路(lu)負載阻抗值，分 別 記 為 Ｒ１、Ｌ１，Ｒ２、Ｌ２，Ｒ３、Ｌ３，Ｒ４、Ｌ４，Ｒ５、Ｌ５，Ｒ６、Ｌ６。調(diao) 節電路(lu)分為電阻值調(diao)節和電感值調(diao)節兩(liang)部分，示 意 圖(tu) 如 圖(tu)３所示。

２．１ 電阻(zu)值(zhi)調節

電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值調(diao)節原理：以電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值*大的支(zhi)路(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)為參(can)考，增(zeng)大其他支(zhi)路(lu)串聯接(jie)入(ru)的線性可(ke)調(diao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)輸出值，使支(zhi)路(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)達(da)到(dao)參(can)考值。當(dang)步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機驅(qu)動(dong)(dong)器接(jie)收到(dao)單片機發出的一個脈沖信號(hao)時轉(zhuan)動(dong)(dong)一個步(bu)進角， 帶動(dong)(dong)可(ke)調(diao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)轉(zhuan)動(dong)(dong)，測量(liang)得到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)增(zeng)量(liang)Ｒ０。

**步(bu)：根(gen)據選擇閉(bi)合(he)的船(chuan)型開關，確定參(can)與(yu)分流的支(zhi)路(lu)(lu)(lu)數(shu)。這里假設(she)參(can)與(yu)分流的支(zhi)路(lu)(lu)(lu)數(shu)為(wei) Ｎ（２≤Ｎ≤６），意味著船(chuan)型開關 ＫＡ１、ＫＡ２、…、ＫＡＮ閉(bi)合(he)。**步(bu)：比(bi)較 Ｎ 條(tiao)(tiao)支(zhi)路(lu)(lu)(lu)負(fu)載的電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值，得(de)(de)到(dao)的*大電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值Ｒｍａｘ將作為(wei)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)參(can)考(kao)值，增大其他支(zhi)路(lu)(lu)(lu)的電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值，使(shi)各支(zhi)路(lu)(lu)(lu)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值相(xiang)同(tong)。第(di)三步(bu)：計算第(di)１條(tiao)(tiao)支(zhi)路(lu)(lu)(lu)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)與(yu)*大電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值 Ｒｍａｘ之間的差值 ΔＲ１，得(de)(de)到(dao)需轉動的步(bu)進(jin)角數(shu)量 Ｍ＝ΔＲ１／Ｒ０。第(di)四步(bu)：由單片(pian)機(ji)向第(di)１條(tiao)(tiao)支(zhi)路(lu)(lu)(lu)的步(bu)進(jin)電(dian)(dian)機(ji)輸(shu)出 Ｍ 個(ge)脈沖(chong)信號，實現調節電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)的功能。第(di)五步(bu)：重復第(di)三步(bu)、第(di)四步(bu)，依次調節第(di)２條(tiao)(tiao)到(dao)第(di)Ｎ 條(tiao)(tiao)支(zhi)路(lu)(lu)(lu)的電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值。

２．２．２ 電感(gan)值調節

電(dian)(dian)感(gan)(gan)值(zhi)(zhi)調節 原 理(li)：綜合試(shi)驗測量及(ji)繼電(dian)(dian)保護電(dian)(dian)流采樣線圈參(can)(can)數可知，負(fu)載電(dian)(dian)感(gan)(gan)值(zhi)(zhi)離散(san)范圍小于１ｍＨ，以 電(dian)(dian)感(gan)(gan)值(zhi)(zhi)*大的(de)支(zhi) 路 電(dian)(dian) 感(gan)(gan) 為 參(can)(can) 考(kao)，增大其他支(zhi)路串聯接(jie)入的(de)電(dian)(dian)感(gan)(gan) 匹(pi) 配 模 塊 的(de) 電(dian)(dian) 感(gan)(gan) 輸 出 值(zhi)(zhi)［１２］， 使支(zhi)路電(dian)(dian)感(gan)(gan)趨(qu)近參(can)(can)考(kao)值(zhi)(zhi)。

電(dian)(dian)感匹配模塊用于輸(shu)(shu)出(chu)(chu)不(bu)(bu)同(tong)大小的(de)電(dian)(dian)感，內部有８個電(dian)(dian)感值不(bu)(bu)同(tong)的(de)貼(tie)片(pian)電(dian)(dian)感元器件，電(dian)(dian)感值分(fen)別為２．２、４．７、１０、２２、４７、１００、２２０、４７０μＨ，可組合(he)(he)(he)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)２５５個不(bu)(bu)同(tong)電(dian)(dian)感值。工(gong)作原(yuan)理如下(xia)：電(dian)(dian)感元器件接(jie)入或退出(chu)(chu)支路的(de)單(dan)片(pian)機(ji) ＰＡ４（２０ 號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin) 腳(jiao)）、ＰＡ５（２１ 號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin) 腳(jiao)）、ＰＡ６（２２ 號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin)腳(jiao)）分(fen)別與７４ＨＣ５９５移 位 寄 存 器 的(de)１１號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin) 腳(jiao)、１２號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin) 腳(jiao)和(he)(he)１４號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin) 腳(jiao) 相 連。由 單(dan) 片(pian) 機(ji) ＰＡ４（２０號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin) 腳(jiao)）和(he)(he) ＰＡ５（２１號(hao)(hao)(hao)引(yin)(yin)腳(jiao)）輸(shu)(shu)出(chu)(chu)不(bu)(bu)同(tong)時(shi)序的(de)高低(di)電(dian)(dian)平(ping)(ping)，實 現(xian) 將 ＰＡ６（２２號(hao)(hao)(hao) 引(yin)(yin)腳(jiao)）數(shu)據串行輸(shu)(shu)入至７４ＨＣ５９５芯 片(pian)，控 制７４ＨＣ５９５芯 片(pian)的(de)第(di)(di)１５引(yin)(yin)腳(jiao)（數(shu)據 Ｑ０）、第(di)(di)１～７引(yin)(yin)腳(jiao)（數(shu)據 Ｑ１～Ｑ７）輸(shu)(shu)出(chu)(chu)高電(dian)(dian)平(ping)(ping)或低(di) 電(dian)(dian) 平(ping)(ping)。 當 ７４ＨＣ５９５ 芯 片(pian) 第(di)(di) １５ 引(yin)(yin) 腳(jiao)、 第(di)(di) １～７引(yin)(yin)腳(jiao)中某引(yin)(yin)腳(jiao)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)高電(dian)(dian)平(ping)(ping)時(shi)，連接(jie)該引(yin)(yin)腳(jiao)的(de)三(san)極管(guan)導(dao)通，繼電(dian)(dian)器線圈得電(dian)(dian)，常開(kai)輔助觸(chu)點吸合(he)(he)(he)，電(dian)(dian)感串聯接(jie)入支路中；當７４ＨＣ５９５芯 片(pian) 第(di)(di)１５引(yin)(yin) 腳(jiao)、第(di)(di)１～７引(yin)(yin) 腳(jiao) 中 某 引(yin)(yin) 腳(jiao)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)低(di)電(dian)(dian)平(ping)(ping)時(shi)，連接(jie)該引(yin)(yin)腳(jiao)的(de)三(san)極管(guan)截止，繼電(dian)(dian)器線圈不(bu)(bu)得電(dian)(dian)，常閉輔助觸(chu)點吸合(he)(he)(he)，電(dian)(dian)感元器件短路，不(bu)(bu)接(jie)入支路中。電(dian)(dian)路圖如圖４所示。

將電感匹(pi)配 模 塊(kuai) 與(yu)７４ＨＣ５９５芯片數據(ju)位引腳(jiao)用二進制關(guan)系(xi)對應，見表２。實施步(bu)驟(zou)同電阻調節(jie)類(lei)似，這 里 不再贅述。

為了(le)直觀(guan)顯示各接口回路中流過的(de)電(dian)流幅值，設 計電(dian)流指示模(mo)塊(kuai)，實現(xian)電(dian)流采集和顯示功能。在 各 輸(shu)(shu) 出 接口Ｉｉｘ處串接 ＷＳ１５２６型(xing)電(dian)流變(bian)送 器，將支路電(dian)流線性等比例(li)轉換(huan)為４～２０ｍＡ 標(biao) 準 信 號，再 經 ＳＴＭ３２微 處 理 的(de)ＡＤ采樣(yang)(yang)模(mo)塊(kuai)采樣(yang)(yang)保(bao)持(chi)后輸(shu)(shu)入(ru) ＳＴＭ３２的(de)Ｉ／Ｏ 口，轉 換(huan) 出原 始 電(dian) 流 值 后， 通過并行(xing)口輸(shu)(shu)入(ru) ＬＣＤ１２８６４ 液(ye) 晶(jing) 屏(ping)顯示。

上述(shu)電流分接回(hui)路僅以(yi) Ａ 相(xiang)(xiang)為示例進行說明，Ｂ相(xiang)(xiang)、Ｃ相(xiang)(xiang)、Ｎ 與 Ａ 相(xiang)(xiang)一(yi)致，不再(zai)贅述(shu)。

３ 輸出擴展裝(zhuang)置模塊設(she)計

擴展(zhan)裝置分為電(dian)(dian)壓調節模塊(kuai)(kuai)、電(dian)(dian)流調節模塊(kuai)(kuai)、邏輯控制模塊(kuai)(kuai)、可 視 化 界(jie) 面 模 塊(kuai)(kuai)、 數據通(tong)信(xin)模塊(kuai)(kuai)和供電(dian)(dian)電(dian)(dian)源模塊(kuai)(kuai)。各模塊(kuai)(kuai)間的(de)聯系示(shi)意圖如圖５所示(shi)。

３．１ 電壓調節模塊(kuai)

電(dian)壓(ya)調節模塊實現(xian)電(dian)壓(ya)采集(ji)和顯(xian)示功能，示意圖如圖６所(suo)示。

設計電壓(ya)調節模塊(kuai)電路(lu)圖(tu)并在 Ｐｒｏｔｅｌ仿真(zhen)軟件中進行仿真(zhen)實驗。測試(shi)通(tong)過后對電壓(ya)互感器(qi)、運(yun)算(suan)放大(da)器(qi)、微處理器(qi)、顯示裝置(zhi)進行搭接，*后測試(shi)得到各輸出支路(lu)的電壓(ya)幅值誤差不超過設定值的０．５％，見表３。

３．２ 電流(liu)調節模塊

 電(dian)流調節模塊實現電(dian)流采(cai)集和(he)顯(xian)示(shi)功能示(shi)意圖如圖７所示(shi)。

同理(li)，設計電(dian)流(liu)調節模塊電(dian)路(lu)圖并(bing)在 Ｐｒｏｔｅｌ仿真軟件(jian)中進行(xing)仿 真 實 驗。 測(ce)試(shi)(shi)通過后(hou)對電(dian)流(liu)傳感(gan)器、 運 算 放 大(da)器、電(dian)感(gan)、微(wei)處(chu)理(li)器進行(xing)制作(zuo)，*后(hou)測(ce)試(shi)(shi)得到各輸出支路(lu)的(de)電(dian)流(liu)幅值誤差(cha)不超過設定值的(de)０．５％，見表４。

３．３ 邏輯控制模塊

考慮裝置功(gong)能和需求設計的(de)邏輯(ji)控制模(mo)塊電路圖如圖８所示。其中，ＶＣＣ 為 正 電 源；ＰＡ 為模(mo)數轉換器的(de)模(mo)擬輸(shu)(shu)入；ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ分別(bie)為８位雙向輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出接口；Ｘ１、Ｘ２分別(bie)為反向振(zhen)蕩器的(de)輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出接口。

在 ＫｅｉｌｕＶｉｓｉｏｎ５平臺中編寫控(kong)(kong)制(zhi)程序，測試(shi)是否可實(shi)現規(gui)定的(de)輸出要求(qiu)。邏(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)制(zhi)測試(shi)輸出結果見表(biao)５。由 此可知，經過５０次的(de) 測 試(shi)，邏(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)制(zhi)模塊可實(shi)現正確的(de)邏(luo)輯(ji)(ji)判斷。

３．４ 可視化(hua)界(jie)面(mian)模(mo)塊

設(she)計上位機(ji)可(ke)視化(hua)界面(mian)模(mo)塊圖，使(shi)用 Ｃ＃語(yu)言(yan)進行界面(mian)編(bian)程。輸入相應數據(ju)及(ji)文(wen)字，測試從輸入到輸出值的(de)(de)正確(que)(que)率。擴(kuo)展裝(zhuang)置下位機(ji)模(mo)塊采(cai)用的(de)(de) ＬＣＤ１２８６４液晶屏(ping)電路圖如圖９所示。其中，ＶＬ為電壓輸入接(jie)口(kou)；ＣＳ為低(di)電平(ping)選通；ＧＮＤ為接(jie)地端；Ｄ為數據(ju)總線接(jie)口(kou)。同 理，在 ＫｅｉｌｕＶｉｓｉｏｎ５平(ping)臺測試輸出的(de)(de)準確(que)(que)性(xing)見表(biao)６。由此可(ke)知，可(ke)視化(hua)界面(mian)可(ke)實現準確(que)(que)的(de)(de)顯示功(gong)能。

３．５ 數據通信模塊

通(tong)過以太通(tong)用網線（雙(shuang)絞線）連接擴展裝置(zhi)與(yu)計(ji)算機可實現人(ren)機交互［１３］。傳輸協(xie)議采(cai)用 ＴＣＰ／ＩＰ協(xie)議實現雙(shuang)方收(shou)發數據的(de)可靠性。調試(shi)(shi)人(ren)員(yuan)在計(ji)算機交互界(jie)面中輸入需擴展的(de)接口數量和電(dian)壓電(dian)流要(yao)求，通(tong)過雙(shuang)絞線傳輸至擴展裝置(zhi)，經(jing)邏輯控制模塊處理后輸出(chu)目標值。通(tong) 過 約６０次 上下位機模擬(ni)調試(shi)(shi)，結果均滿足(zu)傳輸要(yao)求，且(qie)測試(shi)(shi)輸出(chu)電(dian)氣(qi)量數據符合要(yao)求。

３．６ 供電電源模塊

擴(kuo)展裝置(zhi)專用的電源(yuan)適(shi)配器可實現工頻交流電源(yuan)［１４］至５Ｖ／１Ａ 的輸出轉換(huan)，并在面(mian)板(ban)中制作開關按鈕和電源(yuan)接口。裝置(zhi)內置(zhi)的鋰電池可在無外接電源(yuan)情(qing)況下連(lian)續供電３～４ｈ。

４ 現場實(shi)物測試

２０２０年(nian)４月至２０２１年(nian)３月，在某供電公司兩座２２０ｋＶ 新建變電站和(he)一座２２０ｋＶ 技改變電站中(zhong)應用(yong)研(yan)制的(de)繼電保護(hu)(hu)測試(shi)儀(yi)輸(shu)(shu)出擴展裝置(zhi)。為了更好地對(dui)比檢(jian)驗擴展裝置(zhi)應用(yong)效果，在各變電站分別進(jin)行相同的(de)兩次繼電保護(hu)(hu)調試(shi)任務(wu)：一次采用(yong)傳統(tong)方式， 即單人(ren)單臺調試(shi)儀(yi)進(jin)行調試(shi)；另一次采用(yong)單人(ren)單臺調試(shi)儀(yi)外(wai)接(jie)輸(shu)(shu)出擴展裝置(zhi)進(jin)行調試(shi)。*后統(tong)計并對(dui)比輸(shu)(shu)入加 量過(guo)程所用(yong)時(shi)間(jian)， 結 果 見表７。

由表(biao)７可(ke)(ke)知，采用(yong)(yong)繼(ji)(ji)電保(bao)護輸(shu)出擴展裝(zhuang)置(zhi)對繼(ji)(ji)電保(bao)護儀進行擴展輸(shu)出，可(ke)(ke)縮短(duan)輸(shu)入加量(liang)過程４１．０％的用(yong)(yong)時(shi)，從(cong)而減少了繼(ji)(ji)電保(bao)護裝(zhuang)置(zhi)測(ce)試的時(shi)間(jian)。

５ 結語

本(ben)文以傳統繼(ji)(ji)電(dian)保(bao)護(hu)調(diao)試(shi)過程中 “一對(dui)一 ”重復且低效的(de)(de)加量(liang)調(diao)試(shi)方(fang)式作(zuo)為突破口，研究了(le)(le)繼(ji)(ji)電(dian)保(bao)護(hu)測試(shi)儀輸(shu)出擴(kuo)(kuo)展(zhan)裝置(zhi)(zhi)。基于(yu)擴(kuo)(kuo)展(zhan)裝置(zhi)(zhi)電(dian)壓(ya)分接(jie)和電(dian)流(liu)分接(jie)原(yuan)理(li)，設(she)計了(le)(le)６大模塊并進行(xing)檢驗組裝。現(xian)場實際應(ying)(ying)用(yong)證明，通過繼(ji)(ji)電(dian)保(bao)護(hu)測試(shi)儀外(wai)接(jie)擴(kuo)(kuo)展(zhan)裝置(zhi)(zhi)，再輸(shu)出擴(kuo)(kuo)展(zhan)至多臺待測設(she)備(bei)的(de)(de)模式是(shi)可行(xing)的(de)(de)，實現(xian)了(le)(le) “一對(dui)多 ”的(de)(de)同(tong)時測試(shi)，減(jian)少了(le)(le)重復加量(liang)過程，一定程度上縮(suo)短了(le)(le)作(zuo)業(ye)時間。本(ben)文研制的(de)(de)繼(ji)(ji)電(dian)保(bao)護(hu)測試(shi)儀輸(shu)出裝置(zhi)(zhi)可應(ying)(ying)用(yong)于(yu)不同(tong)電(dian)壓(ya)等級變電(dian)站中的(de)(de)保(bao)護(hu)裝置(zhi)(zhi)調(diao)試(shi)場景，有(you)利于(yu)提升測試(shi)效率(lv)，減(jian)少設(she)備(bei)和人力資源投入，保(bao)障人員安全(quan)，縮(suo)短檢修工期。