继电器动作特性程序化自动一键快速测试装置研制的分析

李世伟 肖良申

摘  要：继电器动作特性参数是衡量继电器性能的非常重要的一项参数，也是在进行继电器保护时所需要获取的一项基本参数。从目前行业内的实际发展情况来看，在继电保护工作中主要需要进行测试的是本体三相不一致继电器的测试。测试的内容包括继电器的线圈功率、动作电压和动作时间以及返回电压等。但是，目前还没有专用测试仪器。各项测试工作的开展还需要使用保护测试仪替代，接线复杂，同时还要串接万用表、并接万用表，对于人员技能要求较高，功能不全面，无法直接读取动作功率值。鉴于此，笔者设计了一款可以实现自动化检测装置，该装置能够对继电器的各项动作特性进行程序化快速测试。

关键词：继电器;动作特性;自动化;测试装置

前  言

继电器是被广泛应用于各种电气电路中的一种关键电子器件，其在与电气有关的经济领域内发挥着重要的作用。继电器动作特性的稳定性逐渐引起行业内研究人员的重视。在继电器的动态特性中，最重要的即是能否准确且及时的对其通断进行判断，而继电器内部触头之间的开闭状态能够通过对其两端的电压进行测试而获取，因此在继电器测试的过程中，重点在于对其两端电压以及通过其内部的电流进行检测。由于技术限制，当前在继电器动作特性测试领域内还没有专门的检测装置，因此在检测时往往需要借助很多其他设备加以辅助，通过多种设备的联合使用才能够获得有关数据。这不仅使得测量的难度加大、测量的成本增多，而且本身测量的数据偏差较大，对于后期继电器维护工作的开展是十分不利的。因此，开发一套具有高度程序化的快速测试装置是十分具有现实意义的。

1当前检测办法中存在的缺陷

1.1缺乏专业仪器

由于长期的技术壁垒已经相关研究人员的重视程度不高等原因，目前市面上还缺乏一套专业的、轻量化、高度自动化的检测仪器。当前在开展相关测试工作时，往往需要借助很多其他电学仪器加以辅助。这些仪器在使用时，需要配合万用表等仪器。各种仪器之间的串并联方式复杂，稍有不慎就会导致接线错误，这对测试人员的技术水平提出了更高的要求。此外，由多种其他设备联合组装而成的检查装置往往功能并不齐全，且无法直接读取动作功率值。

1.2测试方法缺乏针对性

现有的测试方式针对性不强，使用继电保护测试仪改变电压、同时串接万用表在回路中来测试继电器动作的电流和电压值，这种测试方式本身操作起来就比较困难，而且动作功率还需要手工进行计算。手工计算不仅增加了测试成本，而且计算的准确性也得不到保障。发生过多次不同的试验人员计算结果不一样的情况。而这种情况一旦发生就需要从头开始重新进行计算，这无疑使得测试工作的开展十分低效。此外，现有设备不具备测试的记录和存储，且体积大携带不方便。手动调节增大和减小电压来测试动作返回电压增加了现场人员工作量，工作效率低下。

1.3难以适应复杂的野外测试环境

现有日常主要开展的对继电器测试工作主要集中在户外断路器场，户外的测试环境复杂，有时不便于携带体积过大的测试仪器。同时，测试仪器的电源也是困扰测试人员的一大难题。因为使用继电保护测试仪需要在户外距离测试工作地点很远的地方搭接外接交流220V交流电源。电源的寻找和接线距离过远带来的问题使得测试工作的开展及其不便

2继电器动作特性程序化自动一键快速测试装置研制目的

正是由于在当前的测试环境下存在着仪器专业程度低、测试方式不具有针对性、环境适应性较弱等问题，所以亟需研发出一套完整的、专业的、自动化程度高的测试装置来解决现有的问题。在本装置的研发过程中，将以下几点作为研发的重点：

（1）降低测试难度。原有的测试方式受到仪器限制等原因而使得测试工作的开展难度较大，不仅需要人工接线而且还需要人工计算。因此，本装置致力于通过高度自动化模式来降低测试的难度。程序化一键自动快速测试中间、时间继电器动作电压、返回电压、动作时间等技术参数的问题;此外，为了解决使用继电保护测试仪体积大、笨重，测试时还需要搭接外接交流220V交流电源，本项目采用内置蓄电池，不使用时采用外接交流对设备进行充电，保证了使用的便捷性同时在户外使用屏幕反光等人机不友好等问题。

（2）提高测试效率。现有的测试方式由于需要寻找电源、现场接线以及人工計算等，所以测试效率十分低下。本装置要解决继电器动作特性测试时接线复杂，容易接错线、需要的人员技能水平较高的问题。

（3）提高测试的准确性。要解决试验中使用电流表、电压表等造成的误差，同时无高精度的功率计，需要人员手工计算的问题;

3装置介绍

3.1概述

本装置采用西门子PLC可编程技术来实现关键测试元件的制作。所谓的PLC技术指的就是采用可编程的存储器来实现内部的存储、计算、控制等，并由友好的用户界面获取用户指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。该装置的组成单元有交互式控制台、逻辑控制单元、数据处理器、输出单元以及保护单元等。整个测试过程具有高度的自动化，且良好的用户交互界面使得测试的难度极小。

3.2设备功能介绍

（1）本装置可测试各种交直流，电流、电压、中间、自保持、信号等多种单个继电器，测试各种继电器的吸合电压值、释放电压值、各种触头（常开、常闭、转换、延时）的吸合时间和断开时间，完成一次测试后自动存储并累加生成编号。

（2）装置可方便地测试重合闸继电器的各项参数。

（3）装置采用了精密的计时基准（1毫秒）及长达999秒的计数器 ，所以可单独作为精密毫秒计取代传统的秒表。

（4）生成数据有“吸合电压”、“断开电压”、“常开吸合时间”、“断开时间”等。

3.3装置特点

（1）测试功能齐全。装置采用西门子PLC控制， 7寸的触摸屏显示操作，能够方便完成各种功能测试。改变了老式继保仪必须关断电源，切换多个开关，才能转换电源种类的弊病。装置操作简单，程序设有自检，报错功能，极大地方便了检查、维修。（2）设有全面的自检、自我保护功能。开机后自动进行自检，检测存在过载和过量程现象时，触摸屏有相关提醒。（3）智能化程度高，根据继电器型号选择相应交流或直流测试，仅需点击启动键，即可测出继电器的相关性能参数，并自动存储测试数据，可由繁琐的测试操作变得更可操作化、简单化。（4）显示操作界面简单、明了，可清楚根据界面文字进行参数设定及测试。（5）装置采用工程塑料外壳，坚固可靠阻燃，绝缘性好，保证安全使用。

4装置实测

4.1直流繼电器性能测试（图示为某一直流继电器测试数据）

①确认直流继电器电压等级，线圈、触点接线无误，线圈接线按照标示区分正负极性接入。

②参数设定项根据试验要求自行设定。

③电压方式选择项勾选220V DC ，选择电压方式与试品线圈电压不一致时，测试时可导致继电器损坏。

④根据试验要求设定动作报警时间、初始电压、动作电压各值。

⑤继电器的吸合/释放电压项测试：点击左边按钮“启动/停止”，按钮变为绿色，测试结束后按钮恢复为灰色，在测试过程中，请勿触摸继电器的带电部件，当需中断测试时，请点击一次“启动/停止”按钮。

测试过程：启动测试，“DC电压输出”方框显示装置的直流输出电压值（初始电压设定值～220V），当输出电压上升至继电器触点吸合时，“吸合电压”方框记录并显示该值，输出电压由220V下降至继电器触点释放时，“释放电压”方框记录并显示该值。

⑥继电器的吸合/释放时间项测试：设定“动作报警时间”及“动作电压”后点击右边按钮“启动/停止”，开始试品的测试，测试结束后，编号自动累加1次。

测试过程：启动测试，“DC电压输出”上升至“动作电压设定”值，若继电器正常吸合则记录并显示该次吸合时间;输出电压下降至继电器触点释放时，显示释放时间（若继电器故障或吸合/释放时间大于动报警时间设定值时，软件则会有相关提示）。

4.2交流继电器测试

①确认交流继电器电压等级，线圈、触点接线无误。

②参数设定项根据试验要求自行设定。

③电压方式选择项勾选220V AC，选择电压方式与试品线圈电压不一致时，测试时可导致继电器损坏。

④根据试验要求，对继电器的性能进行测试，测试继电器的吸合/释放电压时，点击左侧的“启动/停止”按钮;测试继电器的吸合/释放时间时，则点击右侧的“启动/停止”按钮。

结  语

当前继电器动作特性测试领域内还存在着较多的问题，如测试难度高、测试效率低下、测试准确性不足等。而造成这种局面的根本原因在于缺乏一套专业的测试仪器。笔者设计的本套继电器动作特性程序化自动一键快速测试装置具有高度的集成化，能够实现多种测试功能，且良好的人机交互界面使得测试的效率和难度降到了最低。并经过对交流继电器和直流继电器的测试验证了仪器功能的完整性。

参考文献

[1] 苗风东，张玉峰.PLC 替代传统继电器控制系统的设计[J].安阳师范学院学报，   2016（2）：27-28.

[2] 陆俭国.继电器试验与检测技术的新进展 [J]. 机电元件，2018，25（1）：34-37.

作者简介：

李世伟（1988-），男，工程师，高级技师，主要从事继电保护设备检修工作;

肖良申（1994-），男，助理工程师，高级工，主要从事继电保护设备检修工作;