一种多通道直流中间继电器自动校验仪的开发及应用

胡志勇，刘晓东

（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

0 引言

继电器作为一种基本的控制元件，广泛应用于多种电气控制领域。目前秦山二期的机架逻辑控制和现场配电盘控制回路通过各种类型的继电器来实现回路的控制和保护，规格品种不一、数量庞大。而这些继电器平时没有检查，只有在出现故障或者对装置控制回路进行调试时才简单地判断继电器是否异常。自2014年至今，因继电器异常而导致泵、风机和马达不能正常启停的缺陷存在上升趋势，而继电器异常也以继电器拒动，或者动作后触点接触电阻增大造成回路动作不正常最为多见。为提前发现这些隐患，在配电盘清扫检查以及机架清扫检查工作中增加了中间继电器的校验内容，测量继电器的线圈直阻、触电电阻、动作电压、返回电压等数据，并对不合格的继电器进行预防性更换。

1 技术背景

此前的继电器校验工作采用传统的继保测试仪和多用表相配合的方式，通过人工调压和人工测量得出相关数据。这种方式效率低、接线繁琐、多用表测量误差大，尤其测量继电器辅助触点直阻的时候偏差更大，不便于及时发现继电器的老化问题。

此外，在短暂的大修停盘工期中，机架、低压配电盘及中高压配电盘的清扫检查工作十分紧张，而中间继电器校验又是最为费时费力的一项工作。例如307、406 等10 余次大修中，扫盘工作组均需投入4 班人力倒班通宵校验，因单个继电器待测数据多，手动调压繁琐，多用表误差大等综合原因，继电器校验工作更加困难。

2 继电器自动校验仪

随着电力电子技术的发展，完全可以研制一种集调电压与测电阻于一体的专门用于继电器校验的仪器，因此，一种多通道的直流中间继电器自动校验仪应运而生。

通过该仪器，可快速全自动校验多个继电器的各项参数，并通过上位机软件加以显示和保存，对不合格的继电器实施报警，即避免了手动调压和测量过程中的巨大误差，又可大幅度提升效率，而且采用数据库的保存方式还可避免数据造假的可能。通过对继电器进行预判断，从而减少不必要的由于继电器误动作、不动作或触点接触不良引起的回路故障。

2.1 使用过程

在现场校验某一继电器时，打开仪器，主菜单如图1 所示。只需在接口板对应位置插好继电器，在“标准设置”中设置好电压的动作、返回值和触电电阻的范围，在“抽屉模式”中编辑好继电器所属的设备系统码及继电器编号，再点击“确认”，即可启动校验，数秒之后就可完成一个继电器的校验，多个继电器也可在极短时间内完成。校验的结果可以在“校验记录”中查看。

图1 继电器自动校验仪主菜单

2.1.1 抽屉模式

在现场工作需要校验一个抽屉内部的部分中间继电器时，可使用抽屉模式。抽屉模式需要输入“抽屉位号”，即抽屉所在的设备系统码，以及12 个通道中待插继电器的继电器编号，如图2 所示。

图2 抽屉模式

输入完毕后，按下“确认”按钮，仪器将自动识别插入的继电器通道，自动解析已插入继电器的电压等级、触点数量，并全自动对已插入继电器的线圈电阻、NC常闭点电阻、动作电压值、NO 常开点电阻、返回电压值进行测量，测量完成后跳转到显示界面。

2.1.2 备件模式

在日常工作中，如果需要校验非现场设备中的继电器时，即不需要考虑抽屉位号及继电器编号，此时可以采用“备件模式”，当插入待测继电器后，点击“备件模式”按钮后，仪器将自动识别已插入继电器（图3）。之后的操作及结果与“抽屉模式”相同。

图3 备件模式

2.1.3 历史记录

点击“校验记录”按钮后，屏幕将跳转至测试数据组总览界面，一行对应着同一时间测试的一组共12 通道的测试数据，无继电器的以“-”显示，是否合格会有单独标注。

点击“切换”后，可以查看继电器对应的抽屉编号、通道号、继电器编号、各个测试结果和校验日期时间等详细数据。

点击“导出”，可将汇总数据表格导出到TF 卡中，以导出日期和时间命名。

2.1.4 标准设置

在“标准设置”界面，可设置NC/NO 触点的不合格阈值、动作电压阈值百分数、返回电压阈值百分数，各待测继电器的额定电压，仪器自动识别，无需输入或指定。

2.1.5 系统设置

在系统设置界面，可进行标准电阻测试比对，通过测量结果与实际标准比对，可判断仪器内部采样电路是否异常，还可以进行显示日期设置。

2.2 构成及功能

继电器自动校验仪由主控板、继电器接口板、HMI触摸屏、大容量锂电池、电源适配器、TF 卡导出等部分组成（图4）。

图4 继电器自动校验仪硬件组成

2.2.1 主控板

主控板负责继电器自动校验仪的所有逻辑控制和数据采样，通过单片机及片内逻辑程序的有序执行，结合人机交互和触摸屏按键，可控制相关板内电路驱动待测继电器动作释放，获取待测继电器的动作电压、返回电压、NC 常闭触点接触电阻、NO 常开触点闭合后的接触电阻以及线圈直阻值。板内设计EEPROM 存储设定参数，通过与设定值相比较，可判定待测继电器是否合格，并将数据和结果上传到触摸屏显示屏中。此外，为避免继电器短路或其他故障，主控板设计了诸如过流保护、电池低电压保护等保护电路，为保证测试结果的准确性，主控板内高精度采样电路可将电压精度控制在0.5%之内、电阻精度控制在0.1%之内。

2.2.2 继电器接口板

针对现场设备最常见的继电器型号，继电器接口板提供了12 个通道的继电器底座及采样电路，12 路采样通道包括3 种类型：四副点4 个，二副点5 个，三副点4 个。因继电器底座存在多次插拔后夹紧力变小的情况，当发现该问题后，因该接口板成本较低，可直接更换接口板即可，无需更换整机，节约成本。

2.2.3 HMI 触摸屏

为减轻单片机的显示数据交换的负担，提高采样精度和速度，本机选用分辨率为1024×600的10.1 英寸商业型电容触摸串口屏。

2.2.4 大容量锂电池

为更加便携和可操作性，仪器采用10 A·h 的大容量锂电池进行供电，可满足现场连续满负载测量至少5 h 的需求，具有内阻小、容量大、循环次数多、无记忆效应、防爆等优点。

2.2.5 电源适配器

电源适配器与大容量锂电池相连，为锂电池充电的同时可为仪器供电，具体参数为：输入电压：交流AC 100～240 V 50/60 Hz，输出电压：直流DC 18 V，输出电流：5A，电压精度：±5%（空载），插头样式：推拉自锁式航空插头。

2.2.6 TF 卡导出TF 卡与HMI 触摸屏相连，通过触摸屏按钮可将测试数据导出到TF 卡中。

2.3 软件流程

（1）“抽屉模式”“备件模式”“校验记录”及“导出操作”流程如图5 所示。

图5 “抽屉模式”“备件模式”“校验记录”及“导出操作”流程

（2）“标准设置”流程如图6 所示。

图6 “标准设置”流程

（3）仪器自身数据通道准确度校验流程如图7 所示。

图7 通道校验流程

3 结束语

采用多通道直流中间继电器自动校验仪，可以在短时间内完成多个继电器的校验工作，提高现场校验效率。尤其是在大修期间，该仪器可以连续使用至少5 h，也可以接上电源适配器边充电边使用，为大修的扫盘工作提供了极大的推动作用。通过中间继电器的全自动校验，减少了因中间继电器的老化故障引起的系统回路故障，对现场设备的安全运行，以及机组的安全运行有着极其重要的意义。