浅谈继电器多参数检验装置研发及应用

广西电网有限责任公司百色供电局 兰海

1 引言

随着电子技术的不断发展，电磁型继电器型号种类也在不断增加，在进行校准不同型号的继电器时，需要配置一定的辅助元器件，这些元器件在连接时不可避免地使一些导线或接线柱裸露在外，此工作方式存在触电、现场混乱等不安全因素，不符合安全标准要求，工作效率不高。为此，有必要设计一套新型校准装置，提高校准工作效率。

1 电磁型继电器介绍

电磁型继电器结构主要包括为电磁结构、触点系统和传动机构。电磁型继电器多用于继电保护和自动控制系统，增加触点的数量和容量，在控制电路中有着传输和变换中间信号的作用。电磁型继电器有良好的电隔离系统，通过控制方和被控方的连接来达到安全控制的目的[1-2]。电磁型中间继电器如图1所示。

图1 电磁型中间继电器

2 电磁型继电器的工作原理

在继电器的U 形导磁体内装上线圈，导磁体上面有一个衔铁、两侧装有两排触点单片，在不运动的情况下，把衔铁往上托起，使衔铁和导磁体之间保持一定的间隙与平衡。

当间隙中的电磁力矩大于反作用力矩的情况下，衔铁会被吸向导磁体，并压动触点弹片，在电磁力作用下动作闭合，与之分离常闭触头，闭合常开触头，当线圈断电时，在弹簧作用下让动触点进行复位。当电路通电后，电磁力和动铁芯进行磨合，从而引导触点启动，让继电器的常闭触点能够分离，常开触点能够闭合。当继电器电路断电之后，内部弹簧借此发挥作用，让动触点进行复位。电磁型中间继电器的工作原理如图2所示。

图2 电磁型中间继电器工作原理

3 继电器多参数检验装置研发的背景

中间继电器作为一种常用的电控器件，可以根据实际电气输出需要对输入量进行设定，并长久保持，然后使被控量按预定的发生阶跃变化。当输入量降至既定限值后，并保持时间也达到要求后，再恢复至初始状态。通常情况下，中间继电器是通过控制电流使其经过线圈产生电磁吸力，并以此来驱动磁路内的可动部分来进行触点开、关或者转换等。继电器是对变电设备进行保护及控制的关键因素，对保护变电安全稳定地运行有着深远的现实意义。

目前变电站工作中对一、二次设备预试定检、验收及反馈整改过程中需要对涉及对各类继电器线圈功率及触点分断时间，时间准确性等进行测试，并形成试验记录作为投产、定检等试验数据。目前工作中使用传统方法是使用继保测试仪进行测试。使用继保测试仪进行测试，容易出现体积大、不易携带、无测试记录、测试工时较长、需要多人配合、工作效率较低等问题。

4 继电器多参数检验装置构成及功能

4.1 继电器多参数检验装置构成

装置主要由继电器驱动模块、传感器（多个），采样漏磁脉冲电路、整形脉宽延长电路、处理器等构成[3-4]。

继电器多参数检验装置的构成如图3所示。

图3 继电器多参数检验装置的构成

继电器驱动模块，用于驱动继电器产生磁场信号。传感器（多个），用于采集继电器的磁场信号（线圈功率、线圈电阻、线圈温升、触点吸合/释放时间、吸合/释放电流、动作电压）。采样漏磁脉冲电路，用于接收传感器采集的磁场信号并进行放大、调整处理。整形脉宽延长电路，以此来接收通过采样漏磁脉冲电路处理后的电磁信号，并对其进行展宽。处理器主要是用来接收通过整形脉宽延长电路进行展宽之后的磁场信号，同时，也可以对传感器及漏磁脉冲电路等是否采集到或接收到磁场信号进行判断。

4.2 继电器多参数检验装置主要功能

继电器多参数检验装置主要功能包括以下几点。

一是该继电器多参数检验装置可以在现场一次性完成对继电器线圈的功率、电阻、温升、触点吸合/释放时间、吸合/释放电压等各项参数的测试及检验。

二是该继电器多参数检验装置在测试时间、电流及电压方面有着良好的精度，可以保障最后结果的精确性。

三是该继电器多参数检验装置采取的是模块化高频双稳试验电源，测试中可以对电压实现无级可调，具有良好的自我保护功能。

四是该继电器多参数检验装置的CPU 为2.0GHz 的高速处理CPU，芯片为并行16 位/A/D转换芯片，可以更加地有效保障参数检验的速度及精度，比如，触点吸合/释放测试中可以精确到毫秒。

五是该继电器多参数检验装置配有7 寸彩色触摸屏，触摸屏中集合了各种操作功能，通过触摸屏可以实现各种控制操作，更加人性化、智能化及简便化。同时，通过触摸屏可以实时查看测试内容及储存的相关数据，并在检验结束后可以将数据导入U 盘中或者上传到后台数据库中进行数据分析。

六是该继电器多参数检验装置的工作电源使用的是交直两用的供电方式，并采取多重电气隔离，有着良好的保护功能，可以确保测试安。另外，检验装置的体积更小、重量更轻、便于携带使用等特点。

七是该继电器多参数检验装置采取模块化功能组结构设计，便于后期进行触点接触电阻、同步触点时间差、动作寿命、绝缘强度等其他测试功能扩展。

5 实际应用测试

为验证该继电器多参数检验装置的实际应用效果，以IEC255 继电器为例，使用该检验装置对IEC255 继电器的吸合电压、释放电压、吸合时间、释放时间、线圈电阻、触点电阻等进行了10次完整的测试。

IEC255继电器10次参数测试值见表1。

表1 IEC255继电器10次参数测试值

同时，将实测结果与IEC255继电器相应的理论值及上下限值进行对比，以验证该继电器多参数检验装置的检验精度。IEC255 继电器的理论参数值见表2。

表2 IEC255型继电器理论参数值

通过对比表1和表2数据可知，吸合电压十次测试数据中，第2 次测得实际值为8.32V，与理论值8.20V 的相差最多，误差率为1.4%；且十次吸合电压测试的平均值为8.213V，与理论值8.20V 相差0.013V，误差率为0.16%。

释放电压十次测试数据中，第8 次实测数据1.72V，与理论值1.80V 相差较大，误差率为4.44%；而十次释放电压测试的平均值为1.796V，与理论值1.80V 相差0.004V，误差率为0.22%。

吸合时间十次测试数据中，第10 次实测数据为4.73ms，与理论值4.80ms 相差较大，误差率为1.46%； 而十次吸合时间测试的平均值为4.791ms，与理论值4.80ms 相差0.009ms，误差率为0.19%。

释放时间十次测试数据中，第5 次实测数据为5.70ms，与理论值5.60ms 相差较大，误差率为1.79%；而十次释放时间测试的平均值为5.611ms，与理论值5.60ms 相差0.011ms，误差率为0.2%。

线圈电阻十次测试数据中，第6 次实测数据为163Ω，与理论值158Ω 相差较大，误差率为3.16%；而十次释放时间测试的平均值为160Ω，与理论值158Ω 相差2Ω，误差率为1.27%。

触点电阻十次测试数据中，第7 次实测数据为22mΩ，与理论值25mΩ 相差较大，误差率为12%；而十次释放时间测试的平均值为24.5mΩ，与理论值25mΩ 相差2mΩ，误差率为2%。

综上所述，吸合电压、释放电压、吸合时间、释放时间、线圈电阻、触点电阻的实测值与理论值偏差不大，且均在限值范围内。经对比分析可知不管实测数据与理论值的误差率，还是十次测试数据平均值与理论值的误差率均比较小，说明该继电器多参数校验装置的测试精度可以满足日常工作要求，具有良好的推广应用价值。

6 结语

工作人员利用继电器多参数检验装置对继电器多种数据进行研究检测，不仅速度高、效率快，而且装置结构设计合理、体积小、操作简单、数据准确。另外，也可以实现一次性检测，节约成本，省时省力，能够有效解决以往继电器参数校验工作中存在的诸多问题，具有较大的经济和社会效益，值得推广应用。