专利名称：高压电网综合保护器测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试仪器，更具体地说是一种适于GZBD和DZBD系列智能化高压电网综合保 护器的调试、检测与维护的仪器。
背景技术：
GZBD和DZBD系列智能化高压电网综合保护器是用于煤矿井下移动变电站在对井下供电 过程中进行控制和保护的单元电路，其中GZBD是移动变电站的高压侧电网保护器，DZBD是 低压侧电网保护器，两者安装在移动变电站的高低压侧内部防爆铁壳中。GZBD和DZBD都是 以单片机为控制核心，外加信号采样与处理电路、人机接口电路、继电器输出电路及远程通 信接口等电路，GZBD对高压配电装置的线路电压、电流、分合状态进行动态监控与显示， 对系统出现的过载、短路、断相、漏电、绝缘和过欠压等各种故障及DZBD低压侧反馈来的 故障进行监视，通过驱动断路器上的脱扣器动作实现高压保护。
当更换煤矿井下移动变电站中的保护器、检修或使用新的移动变电站时，都要对保护器 进行测试，以免在井下使用时起不到保护功能从而导致事故发生。目前，对于高压电网综合 保护器的测试主要是在移动变电站上进行一些简单的功能试验，如漏电、电分功能等。所存 在的问题主要包括
1、 测试过程中必须将保护器安装在移动变电站内，这种形式使测试工作很不方便；
2、 测试功能不全面，不能满足测试要求。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存的技术问题，提供一种尤其适于GZBD和DZBD系列智 能化高压电网的高压电网综合保护器测试仪，以测试仪全面模拟高压真空配电装置和低压馈 电开关及保护箱的供电线路和二次布线，使综合保护器能够脱离主机进行所有参数和性能的 测试及校验，为综合保护器生产厂家的出厂检验和广大用户的现场检修提供保障。
本发明解决技术问题采用如下技术方案
本发明高压电网综合保护器测试仪的结构特点是在其电路结构中具有
一由变压器TB1、整流电流、滤波电路和三端稳压器组成的电源电路为测试仪本身提供 工作电源；
一电压模拟电路和电流模拟电路，模拟产生高压电网在过载、短路、过电压、欠电压下 的工作电压和工作电流；模拟产生零序电压和零序电流进行GZBD高压侧电网保护器的漏电 故障模拟；
一计时秒表记录综合保护器的故障动作时间；
一用于在各种故障测试功能中进行选择的测试功能选择开关，其所选择的测试功能包括 过载、短路、过电压、欠电压和漏电；
一用于在GZBD高压侧电网保护器与DZBD低压侧电网保护器之间进行选择测试的GZBD、 DZBD测试选择开关；
一输出继电器是在GZBD和DZBD所有类型故障的延时时间过后，以分闸继电器JH作相 应控制；
一漏地电位器W4用于模拟产生漏地阻抗，漏电测试中检测漏地阻抗的大小；并且以所 述电位器W4模拟漏电电阻进行DZBD的漏电闭锁故障模拟。 本发明的结构特点也在于
所述电压模拟电路由调压器TY1、控制触点J3-3、 J3-4、 J4-1、 J4-2和变压器TB2组 成；所述电流模拟电路由调压器TY2、控制触点J5-1、 J5-2、变压器TB3和TB4组成。
设置GZBD误动作报警电路，是在GZBD的输出端ZB10设置由常开触点JB1-1、常闭触 点JB2-1和蜂鸣器组成的蜂鸣器报警电路。
在所述各测试功能选择开关之间设置机械互锁结构。
与己有技术相比，本发明有益效果体现在
1、 本发明测试仪为独立工作仪表，可以实现对综合保护器进行脱离主机的所有参数和 性能的测试及校验，方便、快捷、功能设置全面，为综合保护器生产厂家的出厂检验和广大 用户的现场检修提供保障。
2、 本发明测试仪体积小，能真实模拟各种开关的供电回路及取样电路，通过对接口电 路的引脚按其它保护器的引脚次序进行排列，即可扩展为对其它保护器的测试工具。
3、 本发明将各测试功能选择开关的按键设置为相互之间的机械互锁，有效防止测试过 程中因发生短路而毁坏测试仪表。
4、 本发明全面的继电器互锁和同步设计，保障了测量结果的一致性，同时降低了误操 作的可能性。
5、 本发明集成一体化电秒表实现了速断保护时间的同步测量。
6、 本发明通过设置误操作报警功能，可以有效保障人身安全和避免对保护器元件的损坏。
图l为本发明电路组成框图。
图2为本发明电路原理图。
以下通过具体实施方式
，结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施例方式
参见图1、图2，电源电路由变压器TB1、整流桥QL1、滤波电容C广C5和三端稳压器 7812、 7805组成。工频交流电AC220V经开关K0到变压器TBI的原边，从TBI的18V副边 输出通过QL1整流后，经电容C1、 C2滤波，送到7812的输入端，在7812的2号引脚就输 出+ 12V的直流稳压电源，同时这+12V的电源又作为7805的输入电压，从7805的2号引 脚就输出+ 5V的直流稳压电源。
过载、短路是指高压电网的工作电流超过了某个阈值，过电压是指工作电压高于某个阈 值，欠电压是指工作电压低于某个阈值，因此，设置电压模拟电路和电流模拟电路模拟产生 高压电网的工作电压和工作电流，即实现过载、短路、过电压、欠电压的故障模拟。具体实 施中，对于GZBD综合保护器的漏电测试，是用电压模拟电路和电流模拟电路分别来模拟零 序电压和零序电流，从而实现GZBD的漏电故障模拟；对于DZBD综合保护器的漏电闭锁测试， 是通过一个电位器来模拟漏电电阻来实现其漏电闭锁故障模拟的。
如图2所示，电压模拟电路由调压器TY1、控制触点J3-3、 J3-4、 J4_l、 J4-2和变压 器TB2组成；电流模拟电路由调压器TY2、控制触点J5-1、 J5-2、变压器TB3和TB4组成。 通过调节TY1或TY2可以得到很精确连续变化的模拟电压或电流，电压表用于显示当前模拟 高压电网的工作电压或电流值，实际上，电流模拟电路是以电压模拟电路按照电流和电压的 比例关系进行设置。
图2所示的计时秒表TS用于记录综合保护器的故障动作时间。TS除了+5V的电源和地 端子外，还有两个控制端R和S，其中R端用于复位TS，使其从0开始计时，R端受复位开 关K15的控制，K15按下时，R端接+5V电压，使其复位为0; S端用于启动计时，S端接+5V 电压时，秒表TS开始计时，当S端断开时，秒表停止计时。S端受触点J7-3、 J10-3、 J2-3、 J4-3、 JH-3以及开关HK6，的控制。其中，JH-3是分闸继电器JH的一个触点，当故障延时 时间到后，JH闭合，这样常闭触点JH-3断开，使秒表TS停止计时。
常开触点J7-3控制过载、短路和GZBD漏电故障计时开始，控制过载计时过程为过载 测试时，过载测试选择开关HK1'是闭合的，同时将电流开关K3断开，将电网工作电流值 调整在过载范围内，复位秒表TS，闭合开关K3，此时继电器J7闭合，常开触点J7-3闭合， 所以TS开始计时，当故障延时时间到后，分闸继电器JH闭合，常闭触点JH-3断开，TS停 止计时，从而TS记录下了过载的动作时间。控制短路计时过程为短路测试时，短路测试
选择开关HK2闭合，同时将电流开关K3断开，将电网工作电流值调整在短路范围内，复位 秒表TS，闭合开关K3，此时继电器J7闭合，常开触点J7-3闭合，所以TS开始计时，当故 障延时时间到后，分闸继电器JH闭合，常闭触点JH-3断开，TS停止计时，从而TS记录下 了短路的动作时间。控制GZBD漏电计时过程为GZBD漏电测试时，漏电测试选择开关HK4' 闭合，同时将电流开关K3断开，将零序电流调整在漏电范围内，复位秒表TS，闭合开关K3， 此时继电器J7闭合，常开触点J7-3闭合，所以TS开始计时，当故障延时时间到后，分闸 继电器JH闭合，常闭触点JH-3断开，TS停止计时，从而TS记录下了 GZBD漏电的动作时 间。
常开触点J10-3控制DZBD漏电闭锁故障计时开始，控制过程为漏电闭锁测试时，将 电阻开关K4断开，将电位器W4调节在漏电闭锁电阻范围内，复位秒表TS，闭合开关K4， 此时继电器J10闭合，常开触点J10-3闭合，所以TS开始计时。
常开触点J4-3和开关HK6'控制DZBD漏电故障计时开始，控制过程为DZBD漏电测试 时，漏电测试选择开关服6'闭合，同时将电压开关K2断开，将电位器W4调节在漏电电阻 范围内，复位秒表TS，闭合开关K2，此时继电器J4闭合，常开触点J4-3闭合，所以TS开 始计时，当故障延时时间到后，分闸继电器JH闭合，常闭触点JH-3断开，TS停止计时， 从而TS记录下了 DZBD漏电的动作时间。
常开触点J2-3控制过欠压故障计时开始，控制过程为过欠压测试时，过欠压测试选 择开关服5'闭合，同时将电压开关K2断开，将电网工作电压值调整在过压或欠压范围内， 复位秒表TS，闭合开关K2，此时继电器J2闭合，常开触点J2-3闭合，所以TS开始计时， 当故障延时时间到后，分闸继电器JH闭合，常闭触点JH-3断开，TS停止计时，从而TS记 录下了过压或欠压的动作时间。
测试功能选择开关在包括在过载、短路、过电压、欠电压和漏电的各种故障测试功能中 进行选择；
过载、短路测试功能的实现
首先，通过电压模拟电路模拟一个高压电网工作正常的工作电压，以保证在测试这两项 功能时，工作电压没有过欠压故障；然后，电流模拟电路模拟一个高压电网的工作电流，通 过改变这个模拟电流的大小来实现过载、短路的测试功能。具体结合电路图2，调压器TY1 模拟电网的工作电压，调整调压器TY1使电压表V1显示100V即可，调压器TY2模拟电网的 工作电流，先将调压器调整在使电压表V3显示0.5V的位置，这时被测综合保护器应显示额 定电流值，然后通过调整TY2的位置改变工作电流的大小，与此同时，被测综合保护器显示
对应的工作电流值，调整此值至过载整定值或短路整定值，在被测综合保护器显示屏上看是 否出现过载故障或短路跳闸，这样就可以实现过载和短路的测试功能。
过电压、欠电压功能实现首先，通过电流模拟电路将高压电网的工作电流模拟在过载 整定值以下， 一般选择无工作电流情况；然后通过电压模拟电路模拟电网的工作电压，通过 改变这个模拟电压的大小来实现过电压、欠电压的测试功能。具体结合电路图2，先调节调 压器TY2，使其输出为0V，然后再调节调压器TY1，使电压表V1显示100V (测试GZBD时看 表VI，这时GZBD综合保护器应显示额定电压值)，或者使电压表V2显示10V (测试DZBD时 看表V2，这时DZBD综合保护器应显示额定电压值)，然后微调TY1，使综合保护器显示的工 作电压在过电压或欠电压的点附近，观察综合保护器上的故障延时启动灯的点亮与熄灭，同 时看综合保护器的显示屏上是否出现过电压或欠电压故障，这样就实现了过电压、欠电压的 测试功能。
漏电测试功能的实现-
(1) GZBD综合保护器的漏电测试
GZBD的漏电测试是通过模拟零序电压或零序电流的大小来实现的，具体为用模拟零 序电压进行漏电测试时(这时，GZBD的零序电流漏电功能应关闭)，将漏电选择开关HK4闭 合，同时电压开关K2也闭合，继电器J4和J5均得电，常开触点J4-l和J4-2闭合，调压 器TY1的输出经J3-3、 J3-4的常闭触点到达变压器TB2， TB2的输出经J1-3的常闭触点， 输入到GZBD的ZB15，而ZB15是零序电压的输入端子，所以通过调节TY1，就可以实现零序 电压漏电功能的测试。当用模拟零序电流进行漏电测试时(这时，GZBD的零序电压漏电功 能应关闭)，将漏电选择开关HK4闭合(HK4'也闭合)，同时电流开关K3也闭合，继电器 J5和J7均得电，常开触点J7-1、 J7-2闭合，J5-l、 J5-2的常开触点闭合，此时，调压器 TY2有输入，同时其输出经K6、 H0和K7到达GZBD的零序电流输入端ZB5,所以通过调节 TY2，就可以实现零序电流漏电功能的测试。
(2) DZBD综合保护器的漏电测试
DZBD的漏电测试有漏电跳闹和漏电闭合两种情况，这两种测试功能实现的方法一样， 具体为首先，将漏电闭锁功能选择开关服6闭合，同时电阻开关K4也闭合，继电器JIO 得电，J10-2的常开触点闭合，电位器W4通过HK6输入到DZBD的漏地阻抗输入端ZB5，所 以通过调节W4，就可以实现DZBD漏电保护功能的测试。
GZBD、DZBD测试选择开关Kl用于选择测试的是GZBD综合保护器还是DZBD综合保护器。 如图2所示，当Kl断开时，继电器Jl失电，经过J1-1和J1-2的常闭触点，将输入的AC220V电源经变压器TBI变换成的100V电源，通过J2-1和J2-2的常闭触点送到GZBD综合保护器 的ZB8和ZB18端，从而提供GZBD综合保护器工作电源，而DZBD综合保护器得不到工作电 源，所以测试的是GZBD综合保护器；同理，当K1闭合时，继电器J1得电，J1-1和J2-2 的常开触点闭合，常闭触点断开，100V的电源被送到DZBD综合保护器的ZB8和ZB18端， 提供DZBD综合保护器工作电源，从而测试的是DZBD综合保护器。
输出继电器是在GZBD和DZBD所有类型故障的延时时间过后，以分闸继电器JH作相应 控制；如图2所示，测试GZBD综合保护器时，当被测试的故障延时时间过去后，通过其ZB20 端控制分闸继电器JH动作；测试DZBD综合保护器时，当被测试的故障延时时间过去后，通 过其ZB11端控制JH动作。
在进行DZBD综合保护器的漏电测试时，使用电位器W4来模拟DZBD漏电跳闸时和漏电 闭锁时的漏地阻抗。如图2所示，在进行DZBD的漏电闭锁功能测试时，漏电闭锁功能选择 开关HK6是闭合的，同时电阻开关K4也需要闭合，这时继电器J10得电J10-2的常开触点 闭合，W4被连接到DZBD的漏地阻抗输入端ZB5。
此外，为了防止测试过程中因发生短路而毁坏测试仪表，在所述各测试功能选择开关之 间设置机械互锁结构。
为了提高测量精度和测试结构的可靠性，具体实施中可以设置为全数字化仪表。
具体实施中，可以将过载、短路、断相、漏电、绝缘和过欠压等测试功能选择键布局在 右上角一排，并且相互之间为机械互锁，避免两个键同时按下，以防止测试过程中因发生短 路而毁坏测试仪表；将其它不常用按键放在左下角，在每只按键周围标有按键功能和操作提 示，按键合理布局可以使用户操作更加方便，避免出现由于操作失误而损坏仪表的现象。
功能测试过程举例如下
1、过载性能与参数测试(GZBD和DZBD相同)
第一步按下功能选择开关HK1至过载位置，按下电流启动开关K3，调整模拟电流(调 压器TY2)至0.5V (电压表量程在2V位置)，测试仪将显示额定电流值，可通过调整测试仪 内部电位器进行校正；
第二步转换换相开关K5进行ABC三相的平衡检测与调整，此时不必理睬电秒表的计
时；
第三步转换测试仪内部额定电流跳线，检测不同额定值的显示；
第四步整定过载电流倍数，给定相应换算电压值(整定倍数X0.5V)，再升至l.l倍 的给定值，观察测试仪电流表的读数的准确性；
第五步根据过载反时限特性进行抽测，给定相应换算电压值(过载倍数X整定倍数X 0.5V)，关闭电流启动开关K3，复位测试仪及电秒表，重新开启电流开关K3，测试仪动作， 读取电秒表时间。
2、 短路性能与参数测试(GZBD和DZBD相同)
第一步按下功能选择开关HK2至短路位置，整定短路电流倍数，换算为电压值(整定 倍数X0.5V)，同时可关闭过载功能，以防止给定电流过程中过载和断相保护动作；
第二步按下电流启动开关K3，调整模拟电流(调压器TY2)至保护器动作，此时的电 压表应为整定值；
第三步转换换相开关进行ABC三相的平衡检测，此时不必理睬电秒表的计时； 第四步整定短路电流倍数，给定相应整定值(整定倍数X0.5V)的1.2倍电压，关闭
电流启动开关K3，复位测试仪及电秒表，重新开启电流开关K3，测试仪动作，读取电秒表
时间，应小于100ms。
3、 GZBD漏电性能及参数检测
第一步连接后面板零序电流互感器的穿心采集线，注意L端应在零序电流互感器的负 载侧，将零序电流互感器kl/k2端子线接入后面板香蕉插头端；
第二步按下功能选择开关HK1至漏电位置，整定测试仪零序电流值至关闭位置，整定 零序电压值至欲测试档位，整定漏电延时至0.1s位置，测量电压表至20V档，准备进行零 序电压值的测量；
第三步开启电压启动开关，调整模拟电压(调压器TY1)至测试仪动作，比较动作值 与整定值；
第四步整定漏电延时时间至欲测试档位，给定模拟电压略大于整定值，关闭电压启动 开关，复位测试仪及电秒表，重新开启电压开关，测试仪动作，读取电秒表时间，比较与延 时整定误差；
第五步关闭电压启动开关，整定测试仪零序电流值至欲测试档位，整定零序电压值至 关闭位置，整定漏电延时至0.1s位置，测量电流表量程置于整定至匹配位置，准备进行零 序电流值的测量；
第六步开启电流启动开关，调整模拟电流(调压器TY2)至测试仪动作，比较动作值 (电流表读数X2X量程)与整定值；
第七步整定漏电延时时间至欲测试档位，给定模拟电流略大于整定值，关闭电流启动 开关，复位测试仪及电秒表，重新开启电流开关，测试仪动作，读取电秒表时间，比较与延
时整定值的误差；
第八步功率方向型漏电功能测试换向开关K7置于"+ "位置，零序电压电流整定 均不在关闭位置，漏电延时整定在0.1s档位，同时给定模拟电压电流大于整定值，观察测 试仪动作，关闭电流或电压启动开关，将换向开关置于"一"位置，重新开启电流电压开关， 测试仪应不能动作。
4、 GZBD过欠压性能及参数测试
第一步按下功能选择开关HK5至过欠压位置，调节电压(调压器TY1)至100V，此时 应从电源电压表VI读数，开启电压启动开关K2，此时测试仪电压表显示应为额定值 (6KV/10KV)，通过测试仪内部电位器W5进行校正；
第二步调节电压TY1至电源电压的125%和70%，微调模拟电压TY1，观察测试仪故 障延时启动灯的点亮与熄灭，此时的电压值即为过压值或欠压值；
第三步微调模拟电压至测试仪故障延时启动灯常亮，关闭电压启动开关，复位测试仪 及电秒表，重新开启电压启动开关，测试仪动作，读取电秒表时间，应小于等于20s;
5、 DZBD过欠压性能及参数测试
第一步按下功能选择开关HK5至过欠压位置，开启电压启动开关K2，调节电压(调 压器TY1)至IOV，此时测试仪电压表显示应为额定值(1140V/3300V)，通过测试仪内部电 位器W3进行校正；
第二步调节电压TY1至电源电压的125%和70%，微调模拟电压TY1，观察测试仪故 障延时启动灯的点亮与熄灭，此时的电压值即为过压值或欠压值；
第三步微调模拟电压至测试仪故障延时启动灯常亮，关闭电压启动开关，复位测试仪 及电秒表，重新开启电压启动开关，测试仪动作，读取电秒表时间，应小于等于20S;
6、 DZBD漏电及漏电闭锁性能及参数测试
第一步按下功能选择开关HK6至漏电闭锁位置，开启电压启动开关K2，调节电压(TY1) 至10V (电压表V2读数)，此时测试仪电压表应为额定值(1140/3300)，开启电阻启动开关 K4，由大到小调节电位器W4至测试仪动作，观察测试仪欧姆表读数，关闭电阻启动开关， 测量W4阻值，比较与读数误差。漏电电阻标准值1140V/20KQ、 3300V/50KQ;
第二步重新启动电阻启动开关K4，由小到大调节电位器W4至测试仪欧姆表读数大于 漏电动作值，闭锁灯灭，关闭电压启动开关，闭锁灯重新点亮，继续向大调节电位器W4至 闭锁灯灭，观察测试仪欧姆表读数，关闭电阻启动开关K4，测量W4阻值，比较与读数误差， 闭锁电阻标准值1140V/40KQ、 3300V/100KQ;
第三步关闭电阻启动开关K4，复位测试仪和电秒表，重复上述操作，即可测量动作 时间。
7、 绝缘开路性能及参数测试
第一步按下功能选择开关HK7至绝缘开路位置，开启电阻启动开关K4，由小到大调 节电位器W1至测试仪动作，关闭电阻启动开关K4，测量W1阻值，标准值为0.8 1.5KQ; 第二步复位测试仪及电秒表，开启电阻启动开关K4，读取电秒表读数，即为动作时间。
8、 绝缘短路性能及参数测试
第一步按下功能选择开关HK8至绝缘短路位置，开启电阻启动开关K4，由大到小调节电 位器W1至测试仪动作，关闭电阻启动开关K4，测量W1阻值，标准值为3.0 5.5KQ; 第二步复位测试仪及电秒表，开启电阻启动开关K4，读取电秒表读数，即为动作时间。
9、 超温性能及参数测试
按下功能选择开关HK9至超温位置，开启电阻启动开关K4，由大到小调节电位器W3至 GZBD-l超温灯闪烁，关闭电阻启动开关K4，测量W3阻值，重新启动电阻启动开关K4，继 续向小调节电位器，至GZBD-1超温灯灭，关闭电阻启动开关K4，测量W3阻值，标准值为 1.3 6. 8KQ。
权利要求
1、高压电网综合保护器测试仪，其特征是在其电路结构中具有一由变压器TB1、整流电流、滤波电路和三端稳压器组成的电源电路为测试仪本身提供工作电源；一电压模拟电路和电流模拟电路，模拟产生高压电网在过载、短路、过电压、欠电压下的工作电压和工作电流；模拟产生零序电压和零序电流进行GZBD高压侧电网保护器的漏电故障模拟；一计时秒表记录综合保护器的故障动作时间；一用于在各种故障测试功能中进行选择的测试功能选择开关，其所选择的测试功能包括过载、短路、过电压、欠电压和漏电；一用于在GZBD高压侧电网保护器与DZBD低压侧电网保护器之间进行选择测试的GZBD、DZBD测试选择开关；一输出继电器是在GZBD和DZBD所有类型故障的延时时间过后，以分闸继电器JH作相应控制；一漏地电位器W4用于模拟产生漏地阻抗，漏电测试中检测漏地阻抗的大小；并且以所述电位器W4模拟漏电电阻进行DZBD的漏电闭锁故障模拟。
2、 根据权利要求1所述的高压电网综合保护器测试仪，其特征是所述电压模拟电路由 调压器TY1、控制触点J3-3、 J3-4、 J4-l、 J4-2和变压器TB2组成；所述电流模拟电路由 调压器TY2、控制触点J5-1、 J5-2、变压器TB3和TB4组成。
3、 根据权利要求1所述的高压电网综合保护器测试仪，其特征是设置GZBD误动作报警 电路，是在GZBD的输出端ZB10设置由常开触点JB1-1、常闭触点JB2-l和蜂鸣器组成的蜂 鸣器报警电路。
4、 根据权利要求1所述的高压电网综合保护器测试仪，其特征是在所述各测试功能选 择开关之间设置机械互锁结构。
全文摘要
高压电网综合保护器测试仪，其特征是在其电路结构中具有电源电路、电压模拟电路和电流模拟电路，模拟产生高压电网在过载、短路、过电压、欠电压下的工作电压和工作电流；模拟产生零序电压和零序电流进行GZBD的漏电故障模拟；计时秒表用于记录综合保护器的故障动作时间；用于在各种故障测试功能中进行选择的测试功能选择开关；GZBD、DZBD测试选择开关；输出继电器，以用于模拟产生漏地阻抗漏地电位器W4。本发明用于全面模拟高压真空配电装置和低压馈电开关及保护箱的供电线路和二次布线，使综合保护器能够脱离主机进行所有参数和性能的测试及校验。
文档编号G01R31/00GK101344552SQ20081002185
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者凌六一, 唐超礼, 曲立国, 黄友锐 申请人:安徽理工大学