一种便携式时间继电器专用快速校验仪

技术领域

本发明涉及一种便携式时间继电器专用快速校验仪，属于继电器校验技术领域，尤其涉及时间继电器现场校验工作领域。

背景技术

时间继电器是电力系统中常用的继电保护设备，可在控制系统中起到延时闭合或断开的作用，时间继电器中自吸引线圈在得到信号起至触头动作中间有一段延时，这段延时可在继电器的设计范围内进行调节，从而实现精确的延时控制。

为保证时间继电器满足使用要求，必须定期对其进行校验，以确认动作时间、动作电压、动作电流、动作时间、动作功率、返回电流等参数符合设计，及时对功能不符合要求的时间继电器进行更换或维修。

随着电力系统规模的不断扩大，时间继电器使用量也不断增加，对应的产生了大量时间继电器校验工作。当前的时间继电器校验工作主要使用继电保护测试仪，在时间继电器使用现场为测试仪外接电源后配合电流表进行校验。测试过程为：测试仪将外部接入的交流电源转换为直流后，输出可调的直流电压，测试者将该时间继电器动作直流电压通入时间继电器，利用测试仪延时测试功能测得动作时间；测试者逐步调高输出直流电压，在时间继电器动作时测得动作电压，外接电流表测得动作电流，通过计算得出动作功率；时间继电器动作后，测试者继续逐步调低输出直流电压，在时间继电器闭合时测得返回电压，利用外接电流表测得返回电流。

当前进行时间继电器校验的传统方法需要使用继电保护测试仪、电源盘、电流表、电脑等设备，设备重量较大、灵活性低、校验时间长且校验精度易受到环境及校验人员技术技能影响，给继电器校验工作造成了不确定性，同时大量的校验工作需要很大的人力资源投入。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种便携式时间继电器专用快速校验仪，用于解决时间继电器校验过程中需要携带设备多，重量大、灵活性低、校验时间长、校验精度不可控及计算精度不准确等问题；

本发明技术方案是：一种便携式时间继电器专用快速校验仪，包括盒体、主控板、内置电源、控制面板；所述内置电源用于供电，控制面板与主控板连接用作人机交互界面，所述主控板包括微控制单元、数据存储单元、直流升压单元、时钟单元、开关信号检测单元；微控制单元分别与数据存储单元、直流升压单元、开关信号检测单元连接，时钟单元用于记录继电器动作的起始时间。

作为本发明的进一步方案，所述微控制单元以MCU为基础，用于继电器校验的控制和检测数据处理，运行操作版面控制界面，实现固定或连续的可调电压输出控制并对检测信号进行运算。

作为本发明的进一步方案，所述数据存储单元用于校验结果台账数据的储存，实现检测结果的数据回看和导出。

作为本发明的进一步方案，所述直流升压单元采用基于UC3843高性能固定频率电流模式控制器，将内置电源输入的固定电压进行升压，输出30-250V范围内连续可调的直流电压，从而对待测继电器进行校验电压输出。

作为本发明的进一步方案，所述时钟单元采用晶体振荡器作为时钟源，为给检测电源输出和继电器开关信输入加上时间戳，记录继电器动作的起始时间。

作为本发明的进一步方案，所述开关信号检测单元内有恒流源驱动的光耦隔离电路，采用无源输入形式，为防止误接入有源信号损坏设备，内部通过二极管防误接电路，用于监测被测继电器动作信号。

作为本发明的进一步方案，所述内置电源为便携式时间继电器专用快速校验仪能量来源，综合考虑满足时间继电器校验所需的重量容量和重量，采用锂电池作为能源基础，利用电源管理电路和电压检测电路进行管理，稳定输出电压至直流升压电路，电源通过充电接口实现充电。

作为本发明的进一步方案，所述控制面板是便携式时间继电器专用快速校验仪的唯一用户界面，控制面板中的液晶显示屏是人机交互界面，具备触控功能，实现对仪器功能的操控，控制面板上设有电源开关、电压输出接口、开关量检测接口、USB接口；电源开关用于打开或关闭仪器电源；电压输出接口用于向继电器输出校验电压；开关量检测接口用于收集继电器动作信号；USB接口用于将外部终端与所述便携式时间继电器专用快速校验仪相连，进行数据的传输。

本发明的有益效果是：

本发明采用自带电源方式的方案，使校验仪器的体积和重量实现达到便携程度，采用UC3843高性能固定频率电流模式控制器将自带电源电压升至直流30-250V，结合控制策略，实现稳定的自带校验电压输出，利用MCU应用程序，设计自动校验控制策略，实现时间继电器的一键校验功能，大幅度提高了时间继电器校验工作的便捷程度。

附图说明

图1是本发明控制面板布局图；

图2是本发明直流升压单元升压电路图；

图3是本发明整体结构框图；

图4是本发明校验功能内部运行图。

图1-4中各标号：1-盒体翻盖，2-盒体主体，3-电压输出正极，4-电压输出负极，5-充电接口，6-电源开关，7-开关量输入，8-开关量输出，9-测试信号灯，10-USB接口，11-触摸显示屏。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：以一台便携式时间继电器专用快速校验仪的制作和使用其对电磁式通电延时型继电器进行校验为例对本发明的内容作进一步的说明。

一种便携式时间继电器专用快速校验仪，包括盒体、主控板、内置电源、控制面板；所述内置电源用于供电，控制面板与主控板连接用作人机交互界面，所述主控板包括微控制单元、数据存储单元、直流升压单元、时钟单元、开关信号检测单元；微控制单元分别与数据存储单元、直流升压单元、开关信号检测单元连接，时钟单元用于记录继电器动作的起始时间。

作为本发明的进一步方案，所述微控制单元以MCU为基础，用于继电器校验的控制和检测数据处理，运行操作版面控制界面，实现固定或连续的可调电压输出控制并对检测信号进行运算。

作为本发明的进一步方案，所述数据存储单元用于校验结果台账数据的储存，实现检测结果的数据回看和导出。

作为本发明的进一步方案，所述直流升压单元采用基于UC3843高性能固定频率电流模式控制器，将内置电源输入的固定电压进行升压，输出30-250V范围内连续可调的直流电压，从而对待测继电器进行校验电压输出。

作为本发明的进一步方案，所述时钟单元采用晶体振荡器作为时钟源，为给检测电源输出和继电器开关信输入加上时间戳，记录继电器动作的起始时间。

作为本发明的进一步方案，所述开关信号检测单元内有恒流源驱动的光耦隔离电路，采用无源输入形式，为防止误接入有源信号损坏设备，内部通过二极管防误接电路，用于监测被测继电器动作信号。

作为本发明的进一步方案，所述内置电源为便携式时间继电器专用快速校验仪能量来源，综合考虑满足时间继电器校验所需的重量容量和重量，采用锂电池作为能源基础，利用电源管理电路和电压检测电路进行管理，稳定输出电压至直流升压电路，电源通过充电接口实现充电。

作为本发明的进一步方案，所述控制面板是便携式时间继电器专用快速校验仪的唯一用户界面，控制面板中的液晶显示屏是人机交互界面，具备触控功能，实现对仪器功能的操控，控制面板上设有电源开关、电压输出接口、开关量检测接口、USB接口；电源开关用于打开或关闭仪器电源；电压输出接口用于向继电器输出校验电压；开关量检测接口用于收集继电器动作信号；USB接口用于将外部终端与所述便携式时间继电器专用快速校验仪相连，进行数据的传输。

如附图3所示，搭建以MCU为基础的主控板的微控制单元，其内容包括仪器控制程序，并具备将其他控制单元整合，进行协同控制的能力，并通过微控制单元与内置电源、控制面板进行连接。在此基础上将用于数据储存的数据存储单元、用于直流电源升压的直流升压单元（其电路如图2所示）、用于时间采集的时钟单元和用于信号检测的开关信号检测单元与为控制单元共同搭建在同一块电路板上，根据各单元间的关系进行连接，形成仪器的主控板；根据检测时间继电器校验所需的重量容量和仪器重量两项指标综合进行考虑，在满足校验需求基础上配置重量和体积最小的内置电源，通过已集成在主控板的升压模块进行升压后输出电压；结合主控板、内置电源的结构特征和接口位置，以最短连接路径原则设计控制面板，将主控板与控制面板进行物理连接，控制面板包含液晶显示屏、电源开关、电压输出接口、开关量检测接口、USB接口、充电接口，实现顺畅的人机交互（如图3所示）。

如附图1所示，在主控板、控制面板及内置电源设计完成后，以保证功能情况下体积最小为原则，设计盒体，盒体为翻盖接口，具有IP67防护等级，为保证盒体内主控板、控制面板和内置电源的稳定，利用防火材料内置减震结构。将主控板、控制面板和内置电源嵌入和体内，完成一台便携式时间继电器专用快速校验仪的制作。

如附图4所示，校验人员在对一台时间继电器进行校验时，完成接线后，首先通过液晶屏人机交互界面输入该时间继电器的额定电压，校验升压起始电压和升压步幅，点击开始后便携式时间继电器专用快速校验仪开始自动校验，校验仪首先输出额定电压，如果该继电器不动作，说明继电器错误，仪器得出继电器错误的结论，如果动作，则继电器动作过程中通过时钟单元记录动作时间；仪器开始从预设起始电压开始按预设升压步幅输出电压，直到继电器动作，一起记录动作时的时间，微控制单元内的校验程序通过反推运算策略计算得出该继电器动作电压、动作电流，通过功率公式计算动作功率；仪器将继续升压，直到继电器复位，记录返回电压、返回电流，最后数据存储单元对校验结果进行储存，完成校验工作。

反推运算策略是一键校验功能实现的基础，基于固定的升压步幅和固定的升压精度，得到的线性升压函数，结合已经测得的动作时间，获得实际升压过程中时间继电器输出动作电压时间和时间继电器闭合时间点的逻辑关系，从而通过反向计算获得继电器输出动作电压的时间，继而通过升压线性函数，计算得出动作电压和动作电流。

将便携式时间继电器专用快速校验仪直流输出端与待测时间继电器控制输出端连接，仪器可根据校验人员预设的额定电压，向待测时间继电器输出直流电压，在该继电器动作时记录动作延时。仪器根据校验人员预设的升压起点、升压步幅向时间继电器输出直流电压，时间继电器动闭合，记录电压、电流，通过反推运算策略获得动作电压、动作电流，根据功率公式计算获得动作功率。直流电压继续上升，直到该继电器断开，测得返回电压、返回电流。完成时间继电器校验。仪器通过简洁的结构设计和嵌入式开发技术，将仪器整体重量控制在1.5千克以下，将体积控制在0.02立方米以下。

本发明通过内置动力电池，配合升压电路进行升压，输出一定范围内可调的直流电压，利用开关信号输入检测电路输入、输出电流及电压信号，使用微控制单元对直流电压输出模式进行控制并记录时间继电器校验各参量，对参量进行计算。实现小体积、轻重量情况下的快速、自动化时间继电器校验。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。