淺談繼電器多參數檢驗裝置研發及應用

廣西電網有限責任公司百色供電局 蘭海

1 引言

隨著電子技術的不斷發展，電磁型繼電器型號種類也在不斷增加，在進行校準不同型號的繼電器時，需要配置一定的輔助元器件，這些元器件在連接時不可避免地使一些導線或接線柱裸露在外，此工作方式存在觸電、現場混亂等不安全因素，不符合安全標準要求，工作效率不高。為此，有必要設計一套新型校準裝置，提高校準工作效率。

1 電磁型繼電器介紹

電磁型繼電器結構主要包括為電磁結構、觸點系統和傳動機構。電磁型繼電器多用于繼電保護和自動控制系統，增加觸點的數量和容量，在控制電路中有著傳輸和變換中間信號的作用。電磁型繼電器有良好的電隔離系統，通過控制方和被控方的連接來達到安全控制的目的[1-2]。電磁型中間繼電器如圖1所示。

圖1 電磁型中間繼電器

2 電磁型繼電器的工作原理

在繼電器的U 形導磁體內裝上線圈，導磁體上面有一個銜鐵、兩側裝有兩排觸點單片，在不運動的情況下，把銜鐵往上托起，使銜鐵和導磁體之間保持一定的間隙與平衡。

當間隙中的電磁力矩大于反作用力矩的情況下，銜鐵會被吸向導磁體，并壓動觸點彈片，在電磁力作用下動作閉合，與之分離常閉觸頭，閉合常開觸頭，當線圈斷電時，在彈簧作用下讓動觸點進行復位。當電路通電后，電磁力和動鐵芯進行磨合，從而引導觸點啟動，讓繼電器的常閉觸點能夠分離，常開觸點能夠閉合。當繼電器電路斷電之后，內部彈簧借此發揮作用，讓動觸點進行復位。電磁型中間繼電器的工作原理如圖2所示。

圖2 電磁型中間繼電器工作原理

3 繼電器多參數檢驗裝置研發的背景

中間繼電器作為一種常用的電控器件，可以根據實際電氣輸出需要對輸入量進行設定，并長久保持，然后使被控量按預定的發生階躍變化。當輸入量降至既定限值后，并保持時間也達到要求后，再恢復至初始狀態。通常情況下，中間繼電器是通過控制電流使其經過線圈產生電磁吸力，并以此來驅動磁路內的可動部分來進行觸點開、關或者轉換等。繼電器是對變電設備進行保護及控制的關鍵因素，對保護變電安全穩定地運行有著深遠的現實意義。

目前變電站工作中對一、二次設備預試定檢、驗收及反饋整改過程中需要對涉及對各類繼電器線圈功率及觸點分斷時間，時間準確性等進行測試，并形成試驗記錄作為投產、定檢等試驗數據。目前工作中使用傳統方法是使用繼保測試儀進行測試。使用繼保測試儀進行測試，容易出現體積大、不易攜帶、無測試記錄、測試工時較長、需要多人配合、工作效率較低等問題。

4 繼電器多參數檢驗裝置構成及功能

4.1 繼電器多參數檢驗裝置構成

裝置主要由繼電器驅動模塊、傳感器（多個），采樣漏磁脈沖電路、整形脈寬延長電路、處理器等構成[3-4]。

繼電器多參數檢驗裝置的構成如圖3所示。

圖3 繼電器多參數檢驗裝置的構成

繼電器驅動模塊，用于驅動繼電器產生磁場信號。傳感器（多個），用于采集繼電器的磁場信號（線圈功率、線圈電阻、線圈溫升、觸點吸合/釋放時間、吸合/釋放電流、動作電壓）。采樣漏磁脈沖電路，用于接收傳感器采集的磁場信號并進行放大、調整處理。整形脈寬延長電路，以此來接收通過采樣漏磁脈沖電路處理后的電磁信號，并對其進行展寬。處理器主要是用來接收通過整形脈寬延長電路進行展寬之后的磁場信號，同時，也可以對傳感器及漏磁脈沖電路等是否采集到或接收到磁場信號進行判斷。

4.2 繼電器多參數檢驗裝置主要功能

繼電器多參數檢驗裝置主要功能包括以下幾點。

一是該繼電器多參數檢驗裝置可以在現場一次性完成對繼電器線圈的功率、電阻、溫升、觸點吸合/釋放時間、吸合/釋放電壓等各項參數的測試及檢驗。

二是該繼電器多參數檢驗裝置在測試時間、電流及電壓方面有著良好的精度，可以保障最后結果的精確性。

三是該繼電器多參數檢驗裝置采取的是模塊化高頻雙穩試驗電源，測試中可以對電壓實現無級可調，具有良好的自我保護功能。

四是該繼電器多參數檢驗裝置的CPU 為2.0GHz 的高速處理CPU，芯片為并行16 位/A/D轉換芯片，可以更加地有效保障參數檢驗的速度及精度，比如，觸點吸合/釋放測試中可以精確到毫秒。

五是該繼電器多參數檢驗裝置配有7 寸彩色觸摸屏，觸摸屏中集合了各種操作功能，通過觸摸屏可以實現各種控制操作，更加人性化、智能化及簡便化。同時，通過觸摸屏可以實時查看測試內容及儲存的相關數據，并在檢驗結束后可以將數據導入U 盤中或者上傳到后臺數據庫中進行數據分析。

六是該繼電器多參數檢驗裝置的工作電源使用的是交直兩用的供電方式，并采取多重電氣隔離，有著良好的保護功能，可以確保測試安。另外，檢驗裝置的體積更小、重量更輕、便于攜帶使用等特點。

七是該繼電器多參數檢驗裝置采取模塊化功能組結構設計，便于后期進行觸點接觸電阻、同步觸點時間差、動作壽命、絕緣強度等其他測試功能擴展。

5 實際應用測試

為驗證該繼電器多參數檢驗裝置的實際應用效果，以IEC255 繼電器為例，使用該檢驗裝置對IEC255 繼電器的吸合電壓、釋放電壓、吸合時間、釋放時間、線圈電阻、觸點電阻等進行了10次完整的測試。

IEC255繼電器10次參數測試值見表1。

表1 IEC255繼電器10次參數測試值

同時，將實測結果與IEC255繼電器相應的理論值及上下限值進行對比，以驗證該繼電器多參數檢驗裝置的檢驗精度。IEC255 繼電器的理論參數值見表2。

表2 IEC255型繼電器理論參數值

通過對比表1和表2數據可知，吸合電壓十次測試數據中，第2 次測得實際值為8.32V，與理論值8.20V 的相差最多，誤差率為1.4%；且十次吸合電壓測試的平均值為8.213V，與理論值8.20V 相差0.013V，誤差率為0.16%。

釋放電壓十次測試數據中，第8 次實測數據1.72V，與理論值1.80V 相差較大，誤差率為4.44%；而十次釋放電壓測試的平均值為1.796V，與理論值1.80V 相差0.004V，誤差率為0.22%。

吸合時間十次測試數據中，第10 次實測數據為4.73ms，與理論值4.80ms 相差較大，誤差率為1.46%； 而十次吸合時間測試的平均值為4.791ms，與理論值4.80ms 相差0.009ms，誤差率為0.19%。

釋放時間十次測試數據中，第5 次實測數據為5.70ms，與理論值5.60ms 相差較大，誤差率為1.79%；而十次釋放時間測試的平均值為5.611ms，與理論值5.60ms 相差0.011ms，誤差率為0.2%。

線圈電阻十次測試數據中，第6 次實測數據為163Ω，與理論值158Ω 相差較大，誤差率為3.16%；而十次釋放時間測試的平均值為160Ω，與理論值158Ω 相差2Ω，誤差率為1.27%。

觸點電阻十次測試數據中，第7 次實測數據為22mΩ，與理論值25mΩ 相差較大，誤差率為12%；而十次釋放時間測試的平均值為24.5mΩ，與理論值25mΩ 相差2mΩ，誤差率為2%。

綜上所述，吸合電壓、釋放電壓、吸合時間、釋放時間、線圈電阻、觸點電阻的實測值與理論值偏差不大，且均在限值范圍內。經對比分析可知不管實測數據與理論值的誤差率，還是十次測試數據平均值與理論值的誤差率均比較小，說明該繼電器多參數校驗裝置的測試精度可以滿足日常工作要求，具有良好的推廣應用價值。

6 結語

工作人員利用繼電器多參數檢驗裝置對繼電器多種數據進行研究檢測，不僅速度高、效率快，而且裝置結構設計合理、體積小、操作簡單、數據準確。另外，也可以實現一次性檢測，節約成本，省時省力，能夠有效解決以往繼電器參數校驗工作中存在的諸多問題，具有較大的經濟和社會效益，值得推廣應用。