一种面向继电保护装置调试校验的新型测试头

李开云，王玉龙，王习琼，张瑞，温业盛，高志林，曾开智

（云南电网有限责任公司临沧供电局，云南临沧，677000）

0 引言

继电保护设备动作的“四性”直接关系到电力系统整体运行性能，为此在继电保护设备投运前必须进行一系列的测试工作以确保继电保护满足“四性”要求。实际测试过程中，需要做大量的拆接线工作，这些工作繁琐而重要，额拆接线的正确性和可靠性直接影响到测试工作质量和效率。

为了提高继电保护测试效率和质量，业内已开展了大量的研究和改进工作，其中文献[1]设计一种继电保护信息系统终端设备智能测试系统。利用无线方式将数据采集模块所采集的终端设备数据传输至数据处理模块;利用信号处理算法除掉原始数据中的干扰数据,使其符合监测预警模块的要求;实现终端设备运行状态量变化实时监测,并发出预警等级信息;智能测试模块将高于监测预警指标的终端设备数据形成录波数据,利用保护装置结合录波数据获取保护运作行为结果,通过评价运作行为结果完成终端设备智能测试。文献[2]中针对继电保护测试线能够用于日常电力维修,但整理的时间通常较久,而且整理效果也不是很令人满意,通常检修工人会在该方面花费更多的时间与精力,但是却仍旧不能到达令人满意的效果,甚至于出现一定的安全隐患的问题,研究并设置一种带辅助装置的继电保护测试线以线盘工具,让继电保护测试线能够更好地发挥作用,提升工作效率,同时也保障及检修人员的生命安全。文献[3]为提升继电保护静态模拟测试效率,解决静态模拟测试时测试用例生成方法复杂、无法批量操作多装置、测试仪接口能力不足以及对不同测试仪的统一控制等问题,在分析传统测试系统的原理和缺点的基础上,阐述了继电保护并行测试的概念,分析了并行测试系统应具备的特点。从模板化测试用例生成方法、批量操作多装置技术、并行测试系统接口能力提升和测试仪接口设计等几个方面出发,提出了一种继电保护静态模拟并行测试系统的构建方法。[4]为了减轻测试人员的工作强度,同时优化作业流程,避免人为因素带来的工作失误,从继电保护装置人工测试和自动测试的对比着手,分析了继电保护装置自动测试的现状和优势。同时分析现阶段继电保护装置对自动测试的需求特点,针对继电保护装置测试对自动化测试的需求特点,以此设计出全新的综合自动测试程序系统并研发实践,使继电保护装置的全面自动化测试成为可能。继电保护装置自动测试程序系统,以计算机电脑为硬件载体,分布式体系结构和模块化设计为设计依据,利用Visual C++语言构造编程文本,通过IEC 61850通信标准技术将交换机、计算机电脑、继保测试仪与继保装置连接通信,组成测试系统。

本文为减少继电保护装置测试过程中的拆接线工作量，提高接线可靠性，设计了一种继电保护测试头，该测试头能快速、可靠的卡在现场端子中并提供了测试源信号线的插拔式接口，拆接方便且可靠。

1 继电保护装置测试

1.1 测试过程及问题

通常生产厂商按照要求将继电保护设备组装在屏柜中，设备主体固定于屏柜中，设备电压、电流等信号线则是通过端子与外部连接，具体如图1所示。测试时，先将测试源的信号线与端子连接，工程上为了保证端子接线可靠性，需要拧开端子口，将线压入，然后拧紧，确定接线正确和可靠后，通过测试源加量，获取并记录测试结果，形成测试报告，结束后需拆线并恢复原有接线，拆线过程与接线相反。因此，拆接线工作比较繁琐，其工作质量直接影响到测试效率和测试结果。

图1 继电保护测试连接图

1.2 接线端子

通常接线端子分为电压和电流两类，电压端子可以跟普通的端子通用，内部一般有一个熔断器。电流端子因为测试的需要，会做成在不更改接线的情况下，通过打开端子上的连片而断开端子两侧。电流端子比电压端子额定电流大。使用时电压端子不允许代替电流端子，原因是电压端子的熔断器在熔断时，使CT开路，会造成过电压，非常危险。图2为电压端子实物图。实际使用时，电压（电流）端子以端子排（如图3所示）的形式固定于图1的屏柜中。

图2 电压端子实物图

图3 电压端子排实物图

现有继电保护装置测试拆接线中还存在以下问题和风险：（1）保护装置接点动作测试时，测试接头与现有保护动作开出端子无法可靠匹配，测试时容易松脱，影响校验时的效率及安全性；（2）保护动作开出端子存在很大一部分端子用短连片螺丝固定，测试头插入无法固定，需将测试屏柜原有一部分接线拆除才可测试，存在二次作业拆接线风险；（3）现有大量老屏柜保护动作开出端子外部与屏柜距离小于测试头长度，无法将测试头放入测试位置，需要做临时转换头，二次作业不可靠，存在较大作业风险。

2 面向继电保护测试的新型测试头设计

2.1 基本原理

本文所设计的面向继电保护装置的新型测试头，其外观如下图4所示，主要包括卡座、插孔、弹簧、连接插针等四个部分，所示的卡座用于卡在待测端子上，而插孔用于插入（拔出）外部测试设备的测试线，弹簧用于适用不同端子的高度，连接插针与端子建立电气连接，插孔中接入一根导线与所述弹簧连接，述弹簧下端与所述的连接插孔连接。

图4 新型测试头设计图

2.2 设计详情

图5详细描述了本文所设计的新型测试头各个组件的连接情况。

实际使用时，将卡座卡在待测端子上，通过弹簧自动调整连接插针与待测端子连接，同时将外部测试设备的接线头插入插孔中，从而得到测试设备与测试端子快速连接的目的。

卡座呈现T形形态，T的横部分可以卡住端子，纵向部分可以与电压端子和外端测试设备的连接线连接。图6详细标注了各个部件。

图6 新型测试头详细说明

以电压端子为例，新型测试头主体是绝缘的T型卡槽，T形卡槽上端部分内部长度32mm、上端部分外部长度≧32mm，中端部分内部长度45mm，中端部分外部长度≧49mm，下端部分内部长度36mm，下端部分外部长度≧36mm，T形卡槽内外层厚度≧3mm、宽度为5mm±1，T形卡槽上端测试孔中心开孔直径4mm2±0.1,下端中心开孔直径4mm2±0.1、深度20mm±1，圆孔中可插嵌入4mm2的试验接头，孔内可放入测试线连接接头弹簧，自身是圆型，测试头为锥形，圆形金属部分口径为2.5mm2±0.1，中间材质具有一定伸缩性，使得其可调长度介于14mm至15mm，图7为其剖面图。

图7 新型测试头剖面图

需要重点强调的是弹簧和连接插针是保证测试信号稳定、可靠输入到保护装置的最为关键部位，其关键部位必须绝缘封装，只将部分连接插针裸露出来，且不适用时可以用对应的绝缘帽封住。图8是弹簧和连接插针部分实物图。

图8 插针与弹簧实物图

2.3 功能特点

本文所设计的新型测试头优点在于：（1）适应性强，通过加入弹簧部件可适应多种高度的电压端子。（2）快速、可靠拆接线 通过本实用新型设计的一种继电保护装置调试校验保护动作时间采集新型测试头可大大缩短接线时间，且安全可靠。

本文所设计的新型测试头功能特点为：

(1)测试头能够适应各种保护动作开出端子。

(2)解决现有端子用短连片螺丝固定，测试头插入无法固定的问题，即使存在螺丝连接，也能可靠测试。

(3)解决了老屏柜保护动作开出端子外部与屏柜距离小于测试头长度，无法将测试头放入测试位置的问题，能够适应现有存量各种老屏柜的继电保护测试需求。

(4)提升工作效率，在较大量的测试时，能够快速的拔插接线。

(5)能够保证继电保护装置调试校验保护动作时间采集时测试线不会松脱，以致影响其他保护非正常动作。

(6)能够从源头避免二次拆接线，从源头上控制二次作业风险。