０ 引言
断路器是电力系统中较为重要的元件，而操作箱又是保护装置与断路器之间的接口装置，作为保护、测控装置的执行机构，承 担 着 将 “分 闸／合 闸 ”命令正确传动给断路器机构的任务，其重要性在于故障时刻能快速正确地分开断路器进而 切 除 故 障［１－２］。因此，操作箱继电器的动作特性测试非常重要，各继电器能正常工作是保证操作箱正常工作的前提条件［３］，其测试结果也将影响断路器在关键时能否正确跳合闸。
１ 操作箱继电器动作特性测试现状
继电保护检验规程要求，对于操作箱的出口继电器，应进行动作电压范围的检验，其值应为５５％～７０％额定电压；而对于跳闸保持继电器， 应进行动作电流范围的检验，其值应为１５％～５０％整定电流。
常规的操作箱继电器动作特性检验是利用专用的断路器操作箱转接板或在保护屏端子排上带着二次回路直接进行测试的。需根据不同厂家生产的操作箱电路图或不同厂家及型号的操作箱检验规程，分别找出被测操作箱继电器检测节点（包括 电 压／电 流 线 圈 节 点、反 馈 节 点），再把 继电保护测试仪通过试验线分别连接到该检测节点，*后通过手动或自动控制继电保护测试仪输出直流电流或电压的试验方法，实现操作箱继电器动作特性的检验。常规检测方法存在以下不足：每个继电器特性检测都要频繁更换检测点及试验接线，浪费大量时间，工作效率较低；各检测节点都很相似，专用转接板上的接线柱间距不到０．５ｃｍ，接线时极易造成误碰或接错线，容易引起电压短路，烧坏电子元器件及电路板；由于大量试验时频繁更换检测节点进行接线，因此常导致检测节点接线柱松动、折断；大部分保护生产厂家（如 国 电 南 自、北 京 四 方、许 继 电 气、长园深瑞等）的操作箱只能通过在保护屏端子排及插件背板通压加电流的方法，进行操作箱继电器动作特性的测试，带着其它插件和二次回路，容易发生其它插件烧毁或造成二次回路直流失地和短路，存在误跳运行中设备的风险。
面对设备停电检修时间缩短、设备类型繁杂的问题，如何提高检修人员对操作箱校验的效率， 正 确 检 验 操 作箱，不留安全隐患，已成为当前迫切需要解决的问题［４］。
２ 操作箱继电器动作特性测试仪原理
２．１ 自动换线原理
本项目研制的测试仪利用１９２只继电器（即６块３２路的继电器板）组成矩阵切换继电器（如 图１所 示），将相 应操作箱插件上的所有继电器，按其动作线圈和动作节点分别对应到插件接口上插针的分布位置，编制成各厂家操作箱各插件上不同继电器的动作编码（动 作 代 码 前４位 代 表继电器线圈的正、负，后４位代表继电器的动作接点），从而控制 ＰＬＣ自动控制器进行矩阵选 点，切 换 选 择 出 待测插件上该继电器的电源节点和动作节点，同时监测待测试继电器动作线圈之间的电压和动作接点分合情况，不再需要人工换线，实现自动 “换线 ”功能。
２．２ 系统框架
操作箱继电器动作特性测试仪系统框架如图２所示。测试仪采用矩阵方式切换继电器导通，由４个节点通过中继切换对应任意４８针管脚输出。ＨＭＩ发送测试继电器板所对应的动作代码，ＰＬＣ接收后经解码确定对应的矩阵继器，然后 以 Ｍｏｄｂｕｓ通 信方式发送给继电器所在的模块。之后，由外接的继电保护测试仪输入由小到大的直流电流或电压使被测继电器动作，此电流／电压值经过 Ａ／Ｄ转换后接入 ＰＬＣ换算出实际动作值，并记录在 ＨＭＩ上；动作后 电 流／电压由大到小下降， 使被测继电器复位，ＨＭＩ再记录继电器的返回值。
２．３ 测试仪系统输入输出原理
通常的 Ａ／Ｄ转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数 字 信 号，系统使用的是直流电流变送器（ＬＦ－ＤＩ１１－５４Ａ１）和直流 电 压 变 送 器（ＬＦ－ＤＶ１１－５４Ａ１）。电量 隔离传感器将被测电量参数（如电流，电压等信号）转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号。测试仪系统输入输出原理如图３所示。
２．４ 不同厂家插件接口转换原理
不同保护厂家的操作箱插件接口不同，目前市场主流厂家就有北京四方、南瑞继保、国电南自、长源深瑞、许继电气等。同一厂家在不同时期，不同型号的插件接口也不尽相同。如国电南瑞的操作箱端子就有２０针、２２针、４０针等多种接口。如何使测试仪可兼容不同接口的是本项目需要解决的一大问题。
本项目制作了多种接口的欧式插座连接器。以南瑞继保的操作箱插件接口为蓝本，所 用 的 接 口 为４８针欧 式 插座，分别把不同厂家操作箱插件接口统一转换为南瑞继保４８针欧式插座。测试时，只需用连接器把对应厂家的插件的针脚连接起来，就实现了测试仪对不同厂家的插件均适用的特性。
本项目所制作的不同接口的欧式插座连接器可连接北京四方４８针、国电 南 自２０针、国电 南 自２２针、国电 南自４０针操作箱插件，如图４所示。
３ 操作箱继电器动作特性测试仪软件设计
本操作箱继电器动作特性测试仪的开发，利用台达电子可编程软件 ＷＰＬＳｏｆｔ和北京昆仑通态开发的一款嵌入式组态软件 ＭＣＧＳ７．７嵌入版。ＷＰＬＳｏｆｔ除具有一般 ＰＬＣ程序的规划及 Ｗｉｎｄｏｗｓ的一般编辑功能外，还能提供多种中／英文批注编程及其它便利功能。而 ＭＣＧＳ７．７嵌入版组态软件与其它相关的硬件设备结合，可更快速、方便地开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。其主界面如图５所示。
测试前，需先把待测插件动作代码配方导入，如 图６所示。
测试结束后，可利用记录窗口查询历史测试记录，然后根据需要将测试结果按时间段导出，如图７所示。
４ 操作箱继电器动作特性测试仪应用
４．１ 测试仪实测
本项目研制的操作箱继电器动作特性测试仪主要应用于２２０ｋＶ 系统 中， 适用于南京南瑞继保 ＣＺＸ 及 ＬＦＰ 系列、国电 南 自 ＰＳＴ 及 ＦＣＸ 系 列、 北 京 四 方 ＪＦＺ 系 列 等２２０ｋＶ 主变及线路保护操作箱继电器动作特性的测试。表１所示为国电南自 ＰＳＴ－１２１２操作箱某插件的测试结果。
由实测结果可知，操作箱继电器动作特性测试仪可让测试人员知道当前测试的操作箱厂家名称（表中略），操作箱类型、型号（表中略），插件的板号（表中略），被测继电器的名称、类型及动作代码，并自动将继电器的动作值和返回值按时间先后顺序记录下来；还可以一键式自动完成换线，获取并记录测试结果，防止电压加到电流型继电器或电流加到电压型继电器，造成继电器烧毁或损坏。
４．２ 测试仪使用说明
下面结合图８所示测试仪面板，介绍操作箱继电器动作特性测试仪的操作步骤。
（１）将正、负 极 Ａ、Ｂ 接线柱分别与继保测试仪连接后，接通２２０Ｖ 交流电 源，开机后进入欢迎界面，点 击 屏幕 “进入测试 ”按钮，进入测试界面。
（２）按 “** 组 ”、 “上一 组 ”等按钮可浏览每个继电器的动作代码。
（３）若需要测试的继电器与当前的动作代码不符，则可将存有动作代码文件（．ＣＳＶ）的 Ｕ 盘插入 ＵＳＢ接口，点击右下角 “配方导入 ”窗口将显示 Ｕ 盘根目录下的配方文件，选中需要导入的文件，按 “配方导入 ”按钮，保存在触摸屏内的配方数据将被覆盖。
（４）退回到测 试 界 面，用同样的方式查看动作代码等数据是否正确。
（５）按要求插入需要 测试的操作箱继电器板， 点 击“开始测试 ”按钮，右边的 “测试关 ”状态将变成 “测试中 ”，且背景颜色变为绿色，此时将按动作代码接通对应的继电器。
（６）将继保测试仪的直流电流或电压输出设置为自动控制，并设置好变化步长，使继电器动作和返回。
（７）完成一个 动 作 周 期 后，点 击 “下 一 组 ”按 钮，测试下一个继电器。
（８）点击 “停 止 测 试 ”，继电器将被断开，调试 “测试中 ”将变成 “测试关 ”状态。
（９）测试完成 后，点 击 右 下 角 的 “记 录 窗 口 ”可 查 看测试记录。
（１０）如有需要可将测试记录导出到 Ｕ 盘，在右下角输入导出后要保存的文件名， 然 后 点 “确 认 ”， “导 出 路径 ”后面的文件名将被改写，然后按 “数据导出 ”按钮完成导出。
４．３ 测试仪检验效果
在继电保护实训室，１２个人组成６个小组对１套南京南瑞继保 ＣＺＸ－１２Ｒ１操作箱进行继电器动作特性测试，分别采用本项目所研制的测试仪检验（新方法）与操作箱转插板检验（旧方法），用时如图９所示。操作箱继电器动作特性检验大概只需６０ｍｉｎ左右，操作简单、高效，而且可自动记录并导出测试结果，省去手工记录，防止人为原因造成数据出错。
５ 结语
继电保护操作箱继电器动作特性测试仪克服了现有技术的缺点，应用矩阵切换原理组成矩阵继电器， 再 利 用ＰＬＣ程序进行逻辑选点，从而代替繁杂的人工换线流程，实现自动 “换线 ”功能，大幅提高了工作效率，大大缩短了停电时间，确保了电网的供电可靠性。同时，本测试仪操作简单，大幅降低了对作业人员的技能要求，减轻了人员的工作量。另外，制作了不同插件接口转接头，实现单块插件测试，完全摆脱了保护装置和二次端子排，更能防止继电器或插件的损坏，也能避免误加电量至运行设备而造成的设备误动。
